機(jī)器視覺是一種可以用來確保產(chǎn)品質(zhì)量的強(qiáng)大工具,但由于有些企業(yè)經(jīng)驗(yàn)不足或項(xiàng)目不成功,可能導(dǎo)致機(jī)器視覺系統(tǒng)不被信任,甚至不被認(rèn)為是可行的選擇。在大多數(shù)情況下,對機(jī)器視覺系統(tǒng)的不現(xiàn)實(shí)的期望,未能從一開始就正確地分析應(yīng)用,以及讓預(yù)算決定硬件而不是應(yīng)用的需求,是導(dǎo)致機(jī)器視覺項(xiàng)目失敗的3個(gè)重要原因。一個(gè)不成功的項(xiàng)目可能受到不止一個(gè)原因的影響,因?yàn)槊恳粋€(gè)原因可能都會影響到另一個(gè)。
對機(jī)器視覺系統(tǒng)不切實(shí)際的期望
如果在一開始就考慮和理解不同機(jī)器視覺應(yīng)用的特點(diǎn),將有助于減少對機(jī)器視覺應(yīng)用不切實(shí)際的期望。重要的是要了解并非所有的視覺系統(tǒng)都能夠應(yīng)用相同的解決方案,例如不是所有應(yīng)用都可以通過使用最喜歡的智能手機(jī)攝像頭或基本攝像頭來解決。每個(gè)應(yīng)用都有特定的需求,這些需求決定了視覺系統(tǒng)的最重要方面。如果應(yīng)用需求沒有被正確識別或改變,那么一旦購買了設(shè)備,就很難改變系統(tǒng)的功能,而且代價(jià)高昂。
需要設(shè)置且在設(shè)計(jì)階段后不要輕易改變的期望值包括:檢查位置、檢查速度、攝像機(jī)工作距離、視場角大小、關(guān)注區(qū)域大小和檢查公差。其中一個(gè)變化可能會使所需的檢查無法進(jìn)行,或者需要昂貴的硬件更改才能使檢查仍然可以進(jìn)行。
例如,檢查位置的變化會導(dǎo)致安裝位置的變化,從而導(dǎo)致工作距離的變化。當(dāng)工作距離發(fā)生變化時(shí),用戶需要重新計(jì)算用于保持相同視野的鏡頭,并重新計(jì)算相機(jī)的分辨率,以確保它仍然能夠進(jìn)行檢查。
可能會產(chǎn)生重大影響的另一個(gè)更改是檢查要求的更改。檢查開始時(shí)是大型特征的部分存在,但更改為驗(yàn)證另一個(gè)特征是否在0.001毫米范圍內(nèi)。如果所選的原始相機(jī)由于該功能的大小而具有較低的分辨率,則其分辨率可能無法達(dá)到0.001毫米。這意味著需要特殊的透鏡才能進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。 由于需要增加,這兩種更改最終都會導(dǎo)致成本高昂。
這就是為什么通過回答以下問題來徹底了解應(yīng)用需求是至關(guān)重要的:正在檢查什么?在哪里檢查?如何檢查?提出這些問題可以為視覺系統(tǒng)所需的功能設(shè)定更準(zhǔn)確的期望值。
預(yù)算決定硬件而不是應(yīng)用需求
與大多數(shù)項(xiàng)目一樣,預(yù)算是一個(gè)很大的限制因素。然而,當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目的預(yù)算沒有根據(jù)應(yīng)用需求來決定時(shí),它可能成為導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)展不順利或未能達(dá)到預(yù)期的最大因素。不同的視覺設(shè)備成本差異很大,而且即使同樣設(shè)備不同的安裝方式效果也會有很大的變化。
例如,有些人可能會假設(shè)一臺售價(jià)2000美元的低端相機(jī)可以對一個(gè)小螺栓進(jìn)行零件存在性檢查,因?yàn)檫@項(xiàng)檢查曾在工廠另一個(gè)部分的類似螺栓尺寸上進(jìn)行過。因此,預(yù)算是根據(jù)以前使用的設(shè)備編制的。但是,沒有考慮到這兩種應(yīng)用之間的安裝位置有很大的不同。
最終,直到安裝后才被發(fā)現(xiàn),由于攝像機(jī)和照明解決方案的工作距離,設(shè)備無法獲得所需的分辨率或?qū)Ρ榷取_@種情況會導(dǎo)致需要一個(gè)新的相機(jī)和照明解決方案。如果預(yù)算確實(shí)限制了將使用什么設(shè)備,那么需要了解什么樣的設(shè)備才是對應(yīng)用來說是最適合,并對設(shè)備能夠完成的任務(wù)有現(xiàn)實(shí)的期望,這對項(xiàng)目是否順利實(shí)施是很重要的。
未能從項(xiàng)目開始時(shí)正確分析應(yīng)用
一旦設(shè)定好了應(yīng)用的期望值,并且開始了一些初步的計(jì)劃,那么就應(yīng)該測試設(shè)備并驗(yàn)證什么可以完成應(yīng)用。在購買設(shè)備或安裝系統(tǒng)之前,應(yīng)始終進(jìn)行驗(yàn)證。最簡單的方法是通過模擬實(shí)際檢驗(yàn)條件或在生產(chǎn)過程中在檢驗(yàn)地點(diǎn)模擬設(shè)備模型來進(jìn)行概念驗(yàn)證。如果操作正確,這將驗(yàn)證視覺系統(tǒng)的所有部分。
如果用戶在非現(xiàn)場進(jìn)行概念驗(yàn)證,則必須盡可能用實(shí)際零件再現(xiàn)實(shí)際檢查條件進(jìn)行測試。如果概念驗(yàn)證不正確,可能導(dǎo)致使用錯(cuò)誤的設(shè)備或無法補(bǔ)償潛在的陷阱。在概念驗(yàn)證期間,應(yīng)驗(yàn)證以下項(xiàng)目:工作距離、視野、設(shè)備分辨率、透鏡、照明和檢查參數(shù)。
透鏡、視場和分辨率是在構(gòu)思應(yīng)用時(shí)經(jīng)常容易被忽略的一些環(huán)節(jié),很多時(shí)候甚至在生產(chǎn)測試之前都沒有得到驗(yàn)證。通常會假設(shè)將攝像機(jī)安裝在多遠(yuǎn)的地方,并通過對零件進(jìn)行一般測量以獲得視野,因此通常會在先計(jì)算出鏡頭和分辨率,以獲得最佳猜測。當(dāng)計(jì)算的工作距離在兩個(gè)透鏡的理想光斑之間時(shí)將導(dǎo)致問題,并且安裝位置必須調(diào)整得比預(yù)期的更遠(yuǎn)。當(dāng)用戶越來越靠近圖像的外部時(shí),鏡頭是否會有任何失真,每毫米是否仍有足夠大的像素來精確地進(jìn)行檢查?
照明解決方案也是系統(tǒng)的一部分,根據(jù)正在進(jìn)行的檢查類型很容易假設(shè),但根據(jù)材料或零件顏色來選擇,它可能會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。當(dāng)使用照明解決方案通過相機(jī)查看時(shí),零件缺陷也可能產(chǎn)生意外結(jié)果。可能需要過濾或顏色變化來可靠地檢測變化。在對零件進(jìn)行一些模擬測試之前,很難對照明做出正確的決定。
概念驗(yàn)證對于幫助機(jī)器視覺項(xiàng)目成功并在不超出預(yù)算的情況下滿足期望起到了很大的作用,因?yàn)橐M(jìn)行假設(shè),并且因此需要不同的設(shè)備來完成應(yīng)用。
成功實(shí)施機(jī)器視覺項(xiàng)目的3個(gè)建議
為使機(jī)器視覺項(xiàng)目的實(shí)施獲得成功的3個(gè)建議:
1.定義應(yīng)用的需求,設(shè)置應(yīng)用程序的期望值,并在整個(gè)項(xiàng)目中保持這些期望值,除非這些期望值被證明無法實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)應(yīng)用的需求和它將提供的投資回報(bào)設(shè)置預(yù)算。
3.正確分析應(yīng)用,以在模擬環(huán)境中與實(shí)際部件進(jìn)行驗(yàn)證,并識別任何可能使項(xiàng)目無法達(dá)到預(yù)期的缺陷。如前所述,這一步對項(xiàng)目的成功至關(guān)重要。
如果正確實(shí)施這些建議,視覺系統(tǒng)的想法或概念將不再是可能導(dǎo)致昂貴的設(shè)備成本變更或無法達(dá)到期望的猜測或假設(shè)。此外,不良樣品往往被忽視或不收集,因?yàn)樗鼈兒茈y得到,但它們對于確保缺陷能夠被檢測和驗(yàn)證是非常重要。
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