工业镜头的选型，AI人工智能的机器视觉探索

2021-04-22 15:11:10来源：财讯网

毋庸置疑,中国已经成为仅次于美国的第二大人工智能应用单一市场。人工智能技术商业化之后,已是一骑绝尘,但AI作为一项重应用的技术,更大的市场必然在于产业端,作为AI产业的眼睛:工业镜头,其价值不仅在于带来检测产业降本增效,还包括精细化智能化发展。

人工智能通过深度学习能够适应一系列环境,使其在众多行业中都有所应用。其中由两个核心组成:感知设备就像“眼睛”,而深度学习算法就像“大脑”。这个集成系统成功地模仿了人类视觉系统解读图像的能力。

今天,就人工智能领域的工业镜头选型,做系统介绍,帮助每位深耕致力于AI视觉领域的找到适配的产品和解决方案。

AI视觉检测的应用

基于人工智能的视觉系统可实现产品检测,产品分类,产品测量,产品定位等功能。AI视觉检测系统配合功能丰富的机器视觉软件,系统可不断内部校优,实现“模板学习→检测→模板丰富→检测更精准→模板更丰富→检测更精准”的良性循环。同时,AI的后台大数据系统,还能把出现问题的不良点进行归类总结,输出详细报表,列出问题时段、不良类别等要素,帮助使用者借助客观的大数据来调整前端工艺,提高生产效率,其应用和优势有:

1、打破以往视觉检测的封闭环境,无需编程。按照软件“傻瓜式”提示即可完成样板学习并执行识别任务,上手简单。客户可根据需要运用AI系统来完成复杂的识别任务。

2、精准定位与精确分类,系统准确率可优于99%。AI视觉检测系统可对指定位置做亚像元级实时定位,通过深度学习智能识别,可同时区分多达1000种不同部件。

3、AI视觉检测系统应用非常广泛。在3C制造领域,可应用于手机壳、手机辅料、电路板、屏幕、电子物料等元件的检测问题;在五金、食品、包装、汽车等领域也可广泛应用。

4、AI视觉检测系统兼容性很强。产品可集成为完整的机器视觉系统,解决更多客户需求。

AI人工智能的工业镜头选型

人工智能的工作流程分为制作数据集,调参数,训练,检测四个部分,训练学习后的软件可以直接用来检测工件,所以,镜头的选择的逻辑、规格、参数等因素尤为重要。

在次序方面,首先要弄明白的是自己的检测任务,是静态拍照还是动态拍照、拍照的频率是多少、是做缺陷检测还是尺寸测量或者是定位、产品的大小(视野)是多少、需要达到多少精度、所用软件的性能、现场环境情况如何、有没有其它的特殊要求等。如果是动态拍照,运动速度是多少,根据运动速度选择最小曝光时间以及是否需要逐行扫描的镜头。

在硬件方面,AI产业的根据检测任务的不同、产品的大小、需要达到的分辨率以及所用软件的性能可以计算出所需工业镜头的分辨率;现场环境最要考虑的是温度、湿度、干扰情况以及光照条件来选择不同的工业镜头。

在参数和选型方面,通过对以下选件进行考量,确定镜头的选取和方案的配比:

1. CCD 还是CMOS

CCD提供很好的图像质量、抗噪能力,尽管由于增加了外部电路使得系统的尺寸变大,复制下提高,但在电路设计师可更加灵活,更好的提升CCD镜头某些特别关注的性能。

CMOS具有成品率高、集成度高、功耗小、价格低等优点。但本身图像的噪声比较多。CMOS适用于要求空间小、体积小、功耗低而对图像噪声和质量要求不是特别高的场合。

2. 合适的分辨率

据目标的要求精度,反推出镜头的像素精度。镜头单方向分辨率=单方向视野范围除以理论精度。

例如对于视野大小为10*10mm的场合,要求精度为0.02mm/pixel,则当方向上分辨率=10/0.02=500.然而考虑到镜头边缘视野的畸变以及系统的稳定性要求,一般不会只用一个像素单位对应一个测量精度值,一般选择倍数为4或者更高,这样镜头单方向分辨率为2000,镜头的分辨率=2000*2000=400万,所以选用500万像素的镜头即可满足。

3. 足够的镜头帧率

当被测物体有运动要求时,要选择帧数较高的工业镜头,一般来说分辨率越高,帧数越低。

4. 合适的镜头

选择的镜头的支持CCD尺寸要大于等于镜头CCD传感器芯片的尺寸,另外安装座是C、CS或F型接口也要匹配,同时考虑镜头的工作距离,是否留有足够空间等。

AI视觉检测生产商的攫取

机器视觉企业大体可以分为层开发厂商、二次开发厂商和产品代理商。但是,目前市场上针对AI智能精度测量的解决方案较少,国内机器视觉企业主要为国外机器视觉产品代理商和系统二次开发厂商。目前进入我国机器视觉市场的国外品牌有100多家,我国本土的企业负责销售代理的企业有200多家,专业的系统集成商超过50家。我国真正的专业机器视觉底层厂商凤毛麟角,本土机器视觉系统厂商和机器视觉系统元器件生产商存在缺失。而海外的进口设备采用,产品单价高达几十万,此外在兼容性、易用性、售后保障等方面也很难满足国内用户需求。

可见,工业视觉领域存在着巨大的市场与泡沫,面对国内纷繁复杂的非标化生产环境,国际巨头不愿为企业提供定制化的视觉控制方案,国内厂商又囿于技术不足而无法提供。中国机器视觉产业亟需在工业视觉行业的细分领域里打破国际巨头的垄断,实现技术上的突围。

灿锐科技的机器视觉系统针对自动化生产线中产品质量的瑕疵检测、外观尺寸测量、工件计数、识别确认以及自动化对位组装等,都有良好的解决方案和落地产品。灿锐科技视觉技术领域已有十三多的积累,作为国内为数不多的,基生产、研发、运营、销售于一体的科技创新型企业,灿锐在实现技术上的突围,研发出国内首款远心镜头。灿锐科技的远心镜头系列产品,从视觉定位到16K线扫测量远心光学镜头类全覆盖,该系列在保证同等级测量精度的前提下,售价仅为海外同类设备的近1/5。同时在动态测量中,其技术可解决激光测量不能实现的凸包测量问题,可根据人工智能企业的不同需求,定制适配的镜头硬件和相关的解决方案。

马克吐温有句名言,“手里拿锤子的人看什么都像钉子”,在AI人工智能的机器检测的过程中,先进的镜头就是耕耘者手中的锤子,有的人选择拿着锤子寻找一切可能的场景,有的人在一个场景深耕,锻炼造锤子的经验。前者是你们(AI制造商),后者是我们(灿锐)。

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