กล้องอุตสาหกรรมคืออะไร?กล้องอุตสาหกรรมเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบวิชันซิสเต็ม ฟังก์ชันพื้นฐานที่สุดคือการแปลงสัญญาณแสงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ได้รับคำสั่ง การเลือกกล้องที่เหมาะสมก็เป็นส่วนสำคัญของการออกแบบระบบวิชันซิสเต็มเช่นกัน การเลือกกล้องไม่เพียงแต่จะกำหนดความละเอียดและคุณภาพของภาพที่ได้มาโดยตรง แต่ยังรวมถึงการทำงานของระบบโดยรวมด้วย ด้านล่างนี้ เราจะให้ข้อมูลเบื้องต้นโดยละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบรูปลักษณ์ของกล้องอุตสาหกรรม
ฟังก์ชันการทำงานและความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมของกล้องอุตสาหกรรม
ในฐานะ "ดวงตา" ของระบบวิชันซิสเต็ม กล้องอุตสาหกรรมไม่เพียงต้องติดตามประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่มีความแม่นยำสูง-เท่านั้น แต่ยังต้องมีความสามารถในการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมที่แข็งแกร่ง เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานในสภาพแวดล้อมการผลิตที่ซับซ้อนต่างๆ
ในแง่ของประสิทธิภาพการทำงาน ความละเอียด ความลึกของพิกเซล และอัตราเฟรม ถือเป็น "สามเหลี่ยมเหล็ก" หลักของพารามิเตอร์สำหรับกล้องอุตสาหกรรม
เมื่อตรวจสอบชิ้นงานที่มีความแม่นยำ ต้องใช้กล้องที่มีจำนวนพิกเซลที่เหมาะสมเพื่อให้ได้การตรวจสอบที่แม่นยำ ในสายการผลิตที่มีความเร็วสูง- การถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจำเป็นต้องใช้ชัตเตอร์ทั่วโลกและระบบการรับอัตราเฟรมสูงเพื่อหลีกเลี่ยงการเบลอของภาพ
ในโครงการตรวจสอบชิ้นส่วนยานยนต์บางโครงการ กล้อง Area Array ความละเอียด 5 เมกะพิกเซลที่ทำงานร่วมกับเทคโนโลยีการถ่ายภาพช่วงไดนามิกสูง HDR สามารถบันทึกการเสียรูปเพียง 0.02 มม. บนชิ้นส่วนโลหะที่ประตูรถยนต์ได้สำเร็จ โดยให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับการควบคุมคุณภาพการประกอบในภายหลัง
ในส่วนของการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม การออกแบบการป้องกันเชิงโครงสร้างถือเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันการทำงาน{0}}มีเสถียรภาพในระยะยาวของกล้องอุตสาหกรรม
ตัวอย่างเช่น สายการผลิต SMT ของบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้กล้องอุตสาหกรรมที่ได้รับการจัดอันดับ IP67- ด้วยซีลโอริง-และการออกแบบการเคลือบกันสาม- ทำให้สามารถทำงานต่อเนื่องและไร้ปัญหา-ได้ยาวนานถึง 8000 ชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น-สูง ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง- เช่น อุปกรณ์ตรวจสอบโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ กล้อง ผ่าน-ฉากดูดซับแรงกระแทกและโครงสร้างข้อต่อแบบลอย จะรักษาความแม่นยำในการวางตำแหน่งในระดับพิกเซลย่อย- ตลอดความถี่การสั่นสะเทือน 10–500Hz ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการตรวจสอบได้อย่างมาก
กล้องอุตสาหกรรมที่มีโครงสร้างที่แข็งแกร่ง ความเร็วชัตเตอร์สั้น และอัตราเฟรมสูง สามารถรักษาประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่ชัดเจนและมีเสถียรภาพใน-สายการผลิตที่มีความเร็วสูง สภาพแสงที่ซับซ้อน และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง บรรลุการทำงานระดับอุตสาหกรรม-ที่เชื่อถือได้อย่างแท้จริง
นวัตกรรมอันชาญฉลาดในการโต้ตอบของกล้อง
ในอุปกรณ์ทดสอบพลังงานแบตเตอรี่ใหม่ หน้าจอสัมผัสที่ไวต่อแรงกดขนาด 7- นิ้ว- รวมกับอัลกอริธึมป้องกันความผิดพลาดจะรักษาอัตราการจดจำ 98% แม้ว่าจะสวมถุงมือหนาก็ตาม
ในโรงปฏิบัติงานเชื่อมยานยนต์ กล้องอุตสาหกรรมที่มีชิป NFC ฝังอยู่ช่วยให้สามารถกำหนดค่าพารามิเตอร์ "สัมผัสเดียว" ได้- ซึ่งช่วยลดเวลาการตั้งค่าอุปกรณ์จาก 2 ชั่วโมงเหลือ 15 นาที
การออกแบบเชิงโต้ตอบที่ชาญฉลาดเหล่านี้ช่วยลดอุปสรรคในการสื่อสารของมนุษย์-ได้อย่างมาก ทำให้อุปกรณ์การมองเห็นทางอุตสาหกรรมค่อยๆ ได้รับคุณลักษณะ "การเรียนรู้ด้วยตนเอง" และ "การปรับตัว" แบบค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการติดตั้งโรงงานอัจฉริยะอย่างรวดเร็ว
เซ็นเซอร์ตรวจจับภาพช่วยให้หุ่นยนต์อัจฉริยะทำงานได้
เซ็นเซอร์ตรวจจับภาพเป็นองค์ประกอบหลักของระบบวิชันซิสเต็ม ซึ่งได้รับมอบหมายให้เครื่องจักรสามารถ "เข้าใจโลก"
มนุษย์ได้รับข้อมูลประมาณ 80% ผ่านการมองเห็น และหุ่นยนต์ในอนาคตก็จะต้องพึ่งพาระบบการมองเห็นในการรับรู้และการตัดสินใจ-เช่นเดียวกัน ปัจจุบัน หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ส่วนใหญ่ใช้โซลูชันการมองเห็น 3 มิติเพื่อให้เกิดการรับรู้ด้านสิ่งแวดล้อม การแปลเชิงพื้นที่ และ-ปฏิสัมพันธ์ของหุ่นยนต์ของมนุษย์
เมื่อแอปพลิเคชันหุ่นยนต์ขยายตัว เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยภาพ 3 มิติ (เช่น เวลา-ของ-การบิน (TOF) การมองเห็นแบบสเตอริโอสองตา และแสงที่มีโครงสร้าง) จะค่อยๆ มาแทนที่โซลูชันกล้องตัวเดียว- ทำให้หุ่นยนต์มีความสามารถมากขึ้นในการทำความเข้าใจด้านสิ่งแวดล้อมในพื้นที่แบบไดนามิก
จาก 2D สู่ 3D: เส้นทางสู่การอัพเกรดภาพ
ระบบการมองเห็น 2 มิติแบบดั้งเดิมรับพื้นผิวพื้นผิวโดยใช้กล้อง RGB แต่ขาดข้อมูลเชิงลึก ในทางกลับกัน เทคโนโลยีการมองเห็น 3 มิติสามารถสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ขึ้นมาใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ผ่านการรับรู้เชิงลึก
เมื่อเปรียบเทียบกับการถ่ายภาพ 2D แล้ว การมองเห็น 3D จะให้ข้อมูลมิติที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ช่วยให้อุปกรณ์สามารถระบุตำแหน่ง การวัดเชิงพื้นที่ และการจดจำที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ ในอนาคต การมองเห็นแบบ 3 มิติจะกลายเป็นทิศทางหลักในการผลิตอัจฉริยะ การนำทางด้วยหุ่นยนต์ และการตรวจสอบอัตโนมัติ
AI แบบฝังช่วยให้มีประสิทธิภาพสูง
ในสภาพแวดล้อมการคัดแยกและการผลิตด้านลอจิสติกส์ ตัวเร่ง AI แบบฝังช่วยให้กล้องมีความสามารถในการอนุมานในไซต์- ในระบบการคัดแยกโลจิสติกส์ระบบเดียว กล้องอุตสาหกรรมที่ติดตั้งตัวเร่ง AI สามารถประมวลผลการจดจำบาร์โค้ดและการวัดปริมาตรแบบคู่ขนาน ช่วยลดเวลาแฝงในการประมวลผลจากประมาณ 300 มิลลิวินาทีเหลือ 22 มิลลิวินาที ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการคัดแยกได้อย่างมาก ในด้านเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์ตรวจสอบเวเฟอร์ใช้โมเดล CNN น้ำหนักเบาบนกล้อง ซึ่งเพิ่มความแม่นยำในการจำแนกข้อบกพร่องเป็น 99.98% ช่วยเพิ่มผลผลิตและความน่าเชื่อถือในการตรวจสอบได้อย่างมาก
การย่อขนาด: ขนาดเล็ก, พลังอันยิ่งใหญ่
เซ็นเซอร์ขนาดเล็กและเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงกำลังขยายขอบเขตการใช้งานของกล้อง กล้องตรวจสอบเอนโดสโคปหนึ่งตัวใช้เทคโนโลยี Stacked CMOS ได้ลดขนาดเซ็นเซอร์ลงเหลือ 1/1.8 นิ้ว ขณะเดียวกันก็เพิ่มช่วงไดนามิกเป็น 120 dB ในการใช้งานการตรวจสอบการบินและอวกาศและดาวเทียม ผลิตภัณฑ์บางชนิดได้บีบอัดขนาดกล้องให้เท่ากับกล่องไม้ขีด แต่ยังคงได้รับความแม่นยำในการทำซ้ำที่ระดับ 5 μm- ซึ่งเป็นการตรวจสอบความเป็นไปได้ทางวิศวกรรมของการออกแบบขนาดจิ๋วภายใต้สภาวะที่รุนแรง
การถ่ายภาพหลายสเปกตรัมและฟิวชั่นสเปกตรัม
แถบแสงที่อยู่นอกเหนือสเปกตรัมที่มองเห็นได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม ระบบคัดแยกผักและผลไม้รวมแสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรดใกล้- และโมดูลสร้างภาพเรืองแสง โดยใช้อัลกอริธึมสเปกตรัมฟิวชั่นเพื่อตรวจจับปริมาณน้ำตาล ความแข็ง และข้อบกพร่องที่พื้นผิว/ภายในไปพร้อมๆ กัน ในโครงการฟื้นฟูโบราณวัตถุทางวัฒนธรรม กล้อง UV-Vis dual- สามารถบันทึกร่องรอยการบูรณะที่ระดับ 0.1 มม. ได้สำเร็จ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพมหาศาลของการถ่ายภาพสเปกตรัมในสถานการณ์พิเศษ
สถานการณ์การใช้งานมีความลึกมากขึ้น
วิสัยทัศน์ทางอุตสาหกรรมกำลังพัฒนาจากการตรวจสอบ-จุดเดียวไปสู่ระบบเครือข่ายและ-วงปิด ในเวิร์กช็อปประกอบรถยนต์ กล้องอุตสาหกรรม 50 ตัวและโหนดการประมวลผลแบบเอดจ์ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างเครือข่ายการตรวจสอบด้วยภาพ ซึ่งช่วยให้สามารถติดตาม-จุดตรวจสอบแบบเรียลไทม์ของจุดตรวจสอบ 1200 จุดต่อยานพาหนะ โดยมีอัตราการสกัดกั้นปัญหาด้านคุณภาพสูงถึง 99.9% ในสายการผลิตแบตเตอรี่พลังงาน การบูรณาการกล้องเข้ากับ MES (Manufacturing Execution System) อย่างลึกซึ้งทำให้สามารถ-เพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์กระบวนการคุณภาพการเชื่อมได้ด้วยตนเอง ปรับปรุงอัตราผลตอบแทนได้ 2.3% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงมูลค่าการอัปเกรดของการตรวจสอบด้วยภาพเป็นระดับของการตัดสินใจที่ชาญฉลาด-
การออกแบบกล้องอุตสาหกรรมในอนาคตจำเป็นต้องสร้างสมดุลแบบไดนามิกระหว่างประสิทธิภาพด้านการมองเห็น ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม และการโต้ตอบของมนุษย์- โดยจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดในด้านความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ขณะเดียวกันก็สนับสนุนความคาดหวังใหม่ของการผลิตอัจฉริยะเพื่อความยืดหยุ่นและความอัจฉริยะที่ล้ำหน้า ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในด้านวัสดุศาสตร์ การผลิตระดับไมโคร-นาโน และอัลกอริธึม AIกล้องอุตสาหกรรมจะกลายเป็นจุดเชื่อมต่อหลักที่เชื่อมโยงโลกทางกายภาพและแฝดดิจิทัล ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมการผลิตไปสู่อนาคตที่ชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง
