Kvalifikovaných pracovníků ubývá, potřeby a požadavky zákazníků stále stoupají. Jak uspokojit poptávku v době, kdy je nedostatek lidských zdrojů a firmy si musí udržet vysoký standard kvality? Jednou z možností je zavádění strojového vidění. Jak strojové vidění využít? Jaký je rozdíl mezi 2D a 3D strojovým viděním? Zjistěte víc.
Obsah článku
3 hlavní výhody strojového vidění v průmyslu
Rozdíly mezi 2D a 3D strojovým viděním
Využití strojového vidění v konkrétních řešeních
S nárůstem průmyslového zboží nyní výrobci, průmyslová odvětví, maloobchodníci a firmy zabývající se elektronickým obchodem přijímají tisíce objednávek každý den, což výrazně zvyšuje zátěž při přepravě. A co víc, zákazníci nyní požadují, aby produkty byly v původním stavu a byly dodány v co nejkratším čase.Jak tedy zvládnout příjem tisíců objednávek za den a přitom garantovat jejich stav a zároveň snížit své výdaje? Strojové vidění je v mnoha případech odpovědí na zvyšující se požadavky.
Co je to strojové vidění?
Strojové vidění (také počítačové vidění, computer vision nebo machine vision) je jednoduše technologie, která dokáže analyzovat data za účelem jejich lepšího vyhodnocování a řešení problémů.
Představte si to na příkladu. Naše mysl má schopnost rozpoznávat objekty, které vidíme. Pokud dostanete dvě jablka, jedno krásně červené a nablýskané, druhé nenaleštěné a hnědé, řeknete si, že to červené je čerstvější. Je to dáno našimi zkušenostmi a interakcí s vnějším světem.
Podobně to platí v případě computer vision. Strojové vidění je založené na umělé inteligenci a na základě získaných “zkušeností” umí dekódovat vizuální data. To pomáhá například v logistice zvyšovat produktivitu.
Počítačové vidění jako náhrada za kvalifikované pracovníky?
Výroba i logistika čelí v posledních letech problémům s kvalifikovanou pracovní silou. Produkce výrobků a nutnost jejich přepravy roste. Počet zaměstnanců ubývá. A výhledy nejsou nikterak růžové. Podle serveru alwaysai.co má do roku 2025 odejít do důchodu až 22 % kvalifikovaných pracovníků. A náhradníci nejsou. Přesto musí průmysl držet krok s očekáváním zákazníků.
Strojové vidění je jednou z možností, jak nastalou situaci řešit. I když počítačové vidění nedokáže zcela nahradit pracovní sílu, umožňuje identifikovat data pomocí strojového učení a na základě jejich vyhodnocení rozhodovat. Při správném použití to znamená, že počítačové vidění může provádět opakující se úkoly. To nahradí některé činnosti a uvolní ruce zaměstnancům na jiné úkoly.
Zavádění strojového vidění do výroby nebo logistiky ale znamená, že zaměstnanci se budou muset ještě více vzdělávat. Budoucí průmysl je vysoce automatizovaný, s efektivnější výrobou, rychlejší logistikou a inteligentním skladem. Tento prosun vyžaduje kvalifikovanou a vzdělanou pracovní sílu, která ví, jak používat a obsluhovat špičkové technologie.
Zde objevíte příklady použití strojového vidění v konkrétních řešeních>>
3 hlavní výhody strojového vidění v průmyslu
Strojové vidění přispěje k vyšší produktivitě
Zákazníci jsou stále náročnější a vyžadují produkty bez závad s rychlým doručením. To vše ideální za nejnižší možnou cenu. Aby mohly firmy takovou poptávku uspokojit, řešení hledají ve zvýšení produktivity zaměstnanců. Jednou z možností je monitoring zaměstnanců.
Předchůdcem computer vision byl v tomto případě mistr. Ten chodil po továrně a kontroloval, jestli nejsou někde zbytečné prostoje. Počítačové vidění lze například využít pro sledování pracovníků v reálném čase a ke kontrole toho, jestli všichni plní své cíle co nejúčinněji.
Strojové vidění a automatická kontrola kvality
Zákazníci očekávají zboží nejvyšší kvality. To znamená, že efektivní kontrola kvality je zásadní pro úspěch jakékoliv výrobní společnosti. Strojové vidění dokáže provádět kontrolu kvality mnohem rychleji a spolehlivěji než člověk. Není totiž nutné zkoumat každý výrobek nebo položku kus po kusu.
Řešení založené na počítačovém vidění může provádět automatickou kontrolu nepřetržitě v každé fázi výrobního procesu a upozorňovat odpovědné pracovníky na případné chyby.
Správa zásob v reálném čase
Spolehlivá firma by měla mít pod kontrolou všechny suroviny používané k výrobě. Řízení zásob tak může pozitivně ovlivnit výsledky. I v této oblasti počítačové vidění vyniká nad zaměstnanci. Řízení zásob je často únavná práce a zaměstnanci se mohou při inventarizaci dopustit chyb. Počítačové vidění (machine vision) může pracovat rychle a systematicky, bez nedbalých chyb.
Počítačové vidění může nabídnout ještě víc. Například zaznamenávání počtu zboží ve skladech, označovat položky se špatným umístěním nebo identifikovat nedostatek surovin.
Co je to 3D strojové vidění
3D strojové vidění je výkonná technologie, která je schopna poskytnout výrazně větší přesnost při různých průmyslových aplikacích, zejména s využitím robotiky. Díky tomu se 3D strojové vidění stává technologií, která umožňuje automatizaci různých postupů v různých odvětvích. Předchůdcem 3D strojového vidění je 2D. Jaký je mezi nimi rozdíl?
Porovnání 2D a 3D strojového vidění
Nedostatky 2D strojového vidění, které je třeba řešit
Systémy 2D strojového vidění jsou nasazovány několik desetiletí a jsou skvělým nástrojem pro mnoho aplikací. Přesto existuje několik “mezer”, které doplňuje právě 3D strojové vidění.
2D kamery dokážou vidět předměty jen v plochých obrazech. V praxi to znamená, že dané objekty nejde dokonale měřit. Samozřejmě existuje software, který se s využitím složitých algoritmů může pokusit parametry objektů odhadnout. Jenže tyto odhady často selhávají a vedou k chybám.
Dalším faktorem, který ovlivňuje (ne)přesnost 2D strojového vidění, je světlo. Obraz cílového objektu je získáván odraženým světlem. Proto mají změny osvětlení vliv na výsledný efekt. Buď je světla mnoho, málo nebo do hry vstoupí stíny továrního prostředí. Podobně je to také s nedostatkem kontrastu.
A protože pomocí 2D strojového vidění není možné efektivně získat data o třetím rozměru, tedy o výšce objektu, vznikají další chyby. Zejména ty způsobené pohybem cílového objektu. 2D strojové vidění by fungovalo stoprocentně jedině v případě, kdyby byl objekt vždycky umístěný na dokonale rovném povrchu v přesné ohniskové vzdálenosti od snímače. Ale všichni víme, jak to funguje v praxi.
3D strojové vidění spolehlivě zachytí třetí dimenzi
Díky tomu, že jsou systémy pro 3D strojové vidění schopné bezpečně zachytit třetí dimenzi, jsou imunní vůči faktorům jako je osvětlení, kontrast nebo vzdálenost objektu od ohniska snímání.
Ačkoliv je zpracování 3D obrazu technologicky a časově náročnější, moderní procesory a programy si dovedou poradit. To znamená, že pokud je technologie 3D strojového vidění využita ve výrobě, je zaručena průchodnost výrobní linky.
3D strojové vidění je tak možné aplikovat na širokou řadu úkolů, mezi které patří například:
- Měření tloušťky, výšky a objemu.
- Dimenzování a správa prostoru.
- Měření tvarů, otvorů, úhlů a křivek.
- Detekce povrchových nebo montážních vad.
- Vychystávání, balení nebo montáž.
- Skenování a digitalizace objektů.
Největší zkouškou technologie 3D strojového vidění je například robotická ruka, která má za úkol z přepravního boxu vyjímat zásilky. Robot si musí vybrat jeden objekt a zjistit, jak ho nejlépe uchopit.
Musí však také vzít v úvahu rozdíly ve velikosti mezi sebou a také různá měření. K tomu musí robot vidět díly velmi přesně. 3D strojové vidění je v tomto případě jedinou možností, jak zpracovat všechny informace v reálném čase a s vysokou přesností, bez ohledu na polohu nebo orientaci položky v boxu.
Využití strojového vidění v konkrétních řešeních
3D strojové vidění v logistických centrech
Manipulace s výrobky, dohled na logistickými procesy, sledování vratných obalů, řízení zásob, řízení dopravy, příjem a expedice zboží… Zvládnutí všech těchto procesů vyžaduje v logistice enormní pracovní úsilí, které stojí peníze a čas. V mnoha logistických centrech nebo skladech se běžné tyto operace provádí stále ručně s využitím technologie čárového kódu nebo RFID. Strojové vidění může logistiku zásadně zefektivnit.
S technologií 3D strojového vidění lze tyto procesy lépe automatizovat, aby firmy ušetřily více času a snížily náklady.
Například společnost DHL se spojila se specialisty na 3D strojové vidění z Robomotive, aby přivedla expediční sklad na tiskové tonery v Nizozemsku k dokonalosti. Cílem bylo, aby robotické ruky dokázaly z přepravních boxů vybírat krabice a umisťovat je na dané přepravní pásy.
S využitím speciálních 3D kamer namontovaných na robotickou bylo možné zcela automatizovat řízení skladu. Když to popíšeme trochu zjednodušeně, proces funguje následovně:
Systém pro řízení skladu odešle informaci o cílovém umístění položky do řídicí jednotky robota. Zahájí se příkazy, díky kterým se robot přesune na správnou pozici. 3D kamera umístěná na robotické ruce analyzuje položky a identifikuje ty správné. Robot požadovanou položku (krabici) zvedne a přesune ji na pásový dopravník, kde čtečka čárových kódů (například stacionární čtečka Datalogic) zajistí další identifikaci a umístění položky.
S technologií strojového vidění můžete také:
- měřit rozměry položek nebo kategorizovat typ balení
- detekovat poškozené štítky
- ověřovat položky na přepravním pásu
- provést audit přepravovaného nákladu
- na základě přesného měření hmotnosti a rozměrů položek optimalizovat prostor nákladního vozidla odhadem počtu produktů, které nákladní automobil uveze…
3D strojové vidění ve výrobě
Technologie 3D strojového vidění najde uplatnění v mnoha oborech, což platí také pro výrobu. Příkladem může být farmaceutický průmysl a efektivní kontrola výrobního procesu a kvality produktu. Jak může 3D strojové vidění v tomto případě fungovat?
Na výrobní lince se pohybují lahvičky s medikamentem bez uzávěru. Když se lahvička dostane do polohy pod 3D kamerou, spustí se kontrolní proces. Senzory na základě algoritmů detekují, zda je lahvička dostatečně naplněna či nikoliv. Pokud má lahvička správnou hladinu obsahu, pokračuje dál ve výrobě. Pokud lahvička nesplňuje dané normy, je z linky automaticky odstraněna.
Ve farmaceutickém průmyslu lze 3D strojové vidění dále využít například pro identifikaci poškozených nebo chybějících tablet v blistru apod.
Je vidět, že 3D strojové vidění má velkou budoucnost a ještě větší potenciál v mnoha průmyslových aplikacích. A to jak ve výrobě, logistice i zdravotnictví. Konkrétně může jít také o tyto aplikace:
- kontrola kvality
- aplikace zdravotních a bezpečnostních protokolů
- upozornění na nebezpečné podmínky
- bezpečnostní opatření pro kontrolu a označování vstupu do vysoce rizikových oblastí
- analýza hlavních příčin selhání systému
