汽車工業(yè)在制造業(yè)中占有重要地位。該行業(yè)的特點(diǎn)是高度自動(dòng)化的批量生產(chǎn)、嚴(yán)格的質(zhì)量要求和高度的成本敏感性。因此,大型制造商非常重視與支持生產(chǎn)過程高度自動(dòng)化的供應(yīng)商和技術(shù)提供商建立密切和基于信任的協(xié)作關(guān)系。

從這個(gè)意義上說,工業(yè)圖像處理或“機(jī)器視覺”是汽車行業(yè)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),因?yàn)樵摷夹g(shù)可用于優(yōu)化價(jià)值鏈中的各種流程,例如生產(chǎn)、質(zhì)量保證和物流。機(jī)器視覺技術(shù)被用于各種工業(yè)應(yīng)用,以快速、明確地檢測物體,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和加速。這些方法用于精確檢查部件表面以及識(shí)別和自動(dòng)分揀有缺陷的產(chǎn)品。同樣,該技術(shù)也可用于完整性檢測。機(jī)器視覺的一個(gè)特點(diǎn)是它的高速——它的算法只需要幾毫秒來檢測和處理圖像信息。因此,

機(jī)器視覺技術(shù)優(yōu)化了汽車行業(yè)的生產(chǎn)流程。照片由 MVTec Software 提供。

汽車行業(yè)作為自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)

與供應(yīng)商行業(yè)一起,被認(rèn)為是機(jī)器視覺技術(shù)的“早期采用者”。該行業(yè)一直在推動(dòng)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化——從生產(chǎn)線和機(jī)器人支持的制造到今天被稱為“工業(yè) 4.0”的第四次工業(yè)革命。汽車行業(yè)也以其巨大的創(chuàng)新而聞名。這也可以說是機(jī)器視覺行業(yè),使其成為滿足新技術(shù)需求的理想合作伙伴。因此,汽車行業(yè)是德國工業(yè)成像供應(yīng)商的最大客戶,占收入的 23%。根據(jù)德國工程協(xié)會(huì) VDMA(Verband Deutscher Maschinen-und Anlagenbau eV)的一項(xiàng)調(diào)查,在歐洲,總收入份額約為 21%。

由于對(duì)質(zhì)量的高要求,汽車行業(yè)對(duì)機(jī)器提出了一系列特殊要求。例如,解決方案必須非常健壯、可靠和強(qiáng)大。此外,汽車和供應(yīng)商行業(yè)面臨巨大的價(jià)格壓力,需要價(jià)格具有競爭力的產(chǎn)品,既能提供最大價(jià)值,又能長期降低生產(chǎn)成本。其他重要方面是機(jī)器視覺產(chǎn)品的長期可用性,包括合格的支持,以及不同技術(shù)的全面知識(shí),從簡單的 2D 測量方法到 3D 視覺和圖像序列分析。

機(jī)器視覺用于基于表面匹配和對(duì)象比較的 3D 表面檢測。

汽車行業(yè)應(yīng)用場景的一大挑戰(zhàn)還在于機(jī)器視覺組件與可編程邏輯的更好集成和更緊密的連接。通過更緊密地融合這兩種技術(shù),汽車制造商可以節(jié)省資金、加快自動(dòng)化生產(chǎn)流程并提高效率。還可以定義和建立標(biāo)準(zhǔn),以便更容易地集成不同的組件。此外,標(biāo)準(zhǔn)化接口的不斷發(fā)展增加了機(jī)器視覺和自動(dòng)化技術(shù)之間的互操作性。

機(jī)器視覺——生產(chǎn)過程的眼睛

機(jī)器人輔助過程尤其受益于機(jī)器視覺技術(shù)提供的多方面機(jī)會(huì),因?yàn)樗�類似于汽車行業(yè)生產(chǎn)過程的眼睛。這是因?yàn)楝F(xiàn)在越來越多的機(jī)器人配備了自己的攝像頭,或者將攝像頭連接到其他位置,并從不同的角度概覽整個(gè)生產(chǎn)部分。數(shù)字圖像信息是工業(yè)生產(chǎn)過程無縫監(jiān)測和控制的基礎(chǔ)。在這方面,機(jī)器視覺可用于優(yōu)化流程步驟,例如確定物體的位置、安全地檢測不同的工作部件或使機(jī)器人能夠更換其執(zhí)行器。此外,可以組合不同的任務(wù),并且可以使用相同的相機(jī)來確定位置,規(guī)劃揀選流程以及各種特征的質(zhì)量檢查,例如顏色或表面。相機(jī)還能夠結(jié)合機(jī)器視覺軟件讀取條碼或數(shù)據(jù)代碼,因此可以安全地識(shí)別各種不同的物體。

3D視覺技術(shù)的使用有助于提高生產(chǎn)場景的自動(dòng)化程度。直到最近,2D 圖像數(shù)據(jù)的處理仍是標(biāo)準(zhǔn)。它用于跟蹤圖像序列中的移動(dòng)物體并確定它們的位置——但僅限于 2D 空間,例如水平傳送帶上的產(chǎn)品。無法在更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)象的 3D 協(xié)調(diào)——極大地限制了該技術(shù)在汽車生產(chǎn)環(huán)境中的應(yīng)用可能性。

視覺技術(shù)有助于定位具有透視失真的對(duì)象。

確定 3D 空間中的運(yùn)動(dòng)方向

MVTec 憑借其“3D 場景流”技術(shù)滿足了這一需求,該技術(shù)也是汽車行業(yè)采用的一種很有前途的 3D 視覺技術(shù)。該方案采用了所謂的多圖像攝像頭結(jié)構(gòu),即安裝兩個(gè)或多個(gè)攝像頭,從不同角度記錄圖像信息。每個(gè)圖像點(diǎn)都有一個(gè) X、Y 和 Z 坐標(biāo)。使用多幅圖像的序列,現(xiàn)在可以移動(dòng)、跟蹤和精確定位在 3D 空間中移動(dòng)的物體。該技術(shù)不僅可以識(shí)別物體的確切位置,還可以識(shí)別它們?cè)诳臻g中的運(yùn)動(dòng)方向和速度。MVTec 已將“3D 場景流”集成到 HALCON 機(jī)器視覺軟件的第 12 版中。這是第一次標(biāo)準(zhǔn)軟件包包含用于分析圖像序列的 3D 兼容算法。

幾乎所有自動(dòng)化汽車裝配領(lǐng)域都受益于新的 3D 技術(shù),包括質(zhì)量保證流程、物流流程識(shí)別技術(shù)、機(jī)器人控制和最終裝配階段的質(zhì)量控制。該技術(shù)為自動(dòng)化生產(chǎn)過程中的人機(jī)交互開辟了許多全新的可能性。例如,工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作半徑通常僅限于定義的生產(chǎn)線。如果有人進(jìn)入該區(qū)域,傳感器會(huì)自動(dòng)停止機(jī)器人的工作流程,這會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過程中斷,代價(jià)高昂。

汽車行業(yè)是德國工業(yè)成像供應(yīng)商的最大客戶,占收入的 23%。

人機(jī)交互流暢且安全

3D 場景流通過使用多個(gè)攝像頭來監(jiān)控機(jī)器人的工作區(qū)域,為這個(gè)問題提供了解決方案。如果有人靠近這個(gè)區(qū)域,機(jī)器視覺軟件會(huì)使用多個(gè)圖像,準(zhǔn)確地知道這個(gè)人在哪里以及他或她要去哪個(gè)方向。只有當(dāng)人與機(jī)器的路徑交叉并不可避免地發(fā)生碰撞時(shí),機(jī)器人才會(huì)停止。這種對(duì)人類軌跡做出反應(yīng)的能力減少了麻煩的機(jī)器停機(jī)和生產(chǎn)中斷的次數(shù)。更少的停留意味著為公司節(jié)省更多。此外,在工業(yè)4.0和智能工廠場景下,汽車行業(yè)越來越依賴于在生產(chǎn)建筑中獨(dú)立移動(dòng)的協(xié)作機(jī)器人和自主叉車。在這種情況下,

汽車行業(yè)還受益于生產(chǎn)場景之外的基于 3D 的機(jī)器視覺方法。該技術(shù)還用于自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng),其中包括安裝在車輛上的傳感器和攝像頭。使用 3D 圖像信息,算法可以可靠地檢測汽車是否在其車道內(nèi)正常移動(dòng)、障礙物是否阻礙道路或其他車輛是否正在越過汽車自身的移動(dòng)方向。這些檢測功能可防止危險(xiǎn)碰撞并提高交通安全。此外,該技術(shù)為自動(dòng)駕駛汽車鋪平了道路。

自主托盤運(yùn)輸車在生產(chǎn)車間和倉庫中移動(dòng)而不會(huì)發(fā)生碰撞。

創(chuàng)建機(jī)器視覺應(yīng)用程序的簡單方法

在創(chuàng)建機(jī)器視覺應(yīng)用程序時(shí),需要較少編程知識(shí)的工具變得越來越重要。它們簡化了整個(gè)創(chuàng)建過程并顯著增加了機(jī)器視覺軟件的用戶數(shù)量。MVTec 的 MERLIC 開發(fā)和配置環(huán)境包括用于創(chuàng)建完整機(jī)器視覺應(yīng)用程序的工具,包括基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形用戶界面、集成 PLC 通信和圖像采集。該軟件的核心元素是其以圖像為中心的用戶界面,可直觀地引導(dǎo)用戶完成應(yīng)用程序。類似于所見即所得 (WYSIWYG) 編輯器,開發(fā)人員可以專注于基于圖像的顯示,而不是復(fù)雜的代碼、命令行或參數(shù)列表。

展望未來

機(jī)器視覺技術(shù)將深刻改變汽車行業(yè)的流程。例如,工業(yè) 4.0 概念將變得越來越重要。在這種背景下,機(jī)器視覺方法將優(yōu)化和加速工業(yè)制造的許多方面。各種工件將被快速可靠地檢測和控制生產(chǎn)過程,而視覺技術(shù)將改善生產(chǎn)機(jī)器的維護(hù)。機(jī)器視覺解決方案將自動(dòng)檢測來自移動(dòng)設(shè)備的組件并顯示合適的處理信息。機(jī)器視覺將加速和優(yōu)化國際供應(yīng)鏈的物流。最后,這些解決方案將使生產(chǎn)過程中的人機(jī)交互更加安全。

燦銳光學(xué)成立于2009年;燦銳是中國國內(nèi)一家研發(fā)、生產(chǎn)遠(yuǎn)心鏡頭的企業(yè),在行業(yè)內(nèi)有著先進(jìn)的地位;燦銳光學(xué)是目前為數(shù)不多有著完善產(chǎn)業(yè)鏈配套的工業(yè)鏡頭企業(yè);

燦銳經(jīng)過10年的發(fā)展,經(jīng)歷四次全新的升級(jí)換代,產(chǎn)品品質(zhì)和等級(jí)已經(jīng)是行業(yè)全球靠前,我們僅僅用了10年的時(shí)間,走完了歐美50年發(fā)展所走的歷程;

對(duì)于燦銳人來說,年輕無限可能;燦銳的成長與成就遠(yuǎn)不止如此!我們合作的開啟,燦銳不僅僅提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,也是更多對(duì)您增值服務(wù)的開始!

(新媒體責(zé)編：syhz0808)