النظر إلى الأعلى والسفر بعيدًا: تُستخدم الرؤية الآلية على نطاق واسع في القطاع الصناعي
تُعد الرؤية الآلية إحدى التقنيات الأساسية للأتمتة الصناعية والذكاء الاصطناعي. فمن خلال التصوير البصري، وخوارزميات معالجة الصور، وتحليل الذكاء الاصطناعي، تُحاكي الرؤية البشرية لتحديد الأجسام وقياسها وكشفها وتحديد مواقعها في السيناريوهات الصناعية. وتوفر مزايا مثل الدقة العالية والسرعة العالية والتشغيل المتواصل على مدار الساعة، وقدرات قوية على مقاومة التداخل. وفي القطاع الصناعي، تغلغلت الرؤية الآلية في عملية الإنتاج بأكملها. وفيما يلي شرح تفصيلي لسيناريوهات التطبيقات الأساسية:
1. فحص الجودة واكتشاف العيوب
يُعد فحص الجودة أكثر مجالات التطبيقات الصناعية تطورًا في مجال الرؤية الآلية. فهو يشمل فحص العيوب على امتداد سلسلة التوريد، من المواد الخام إلى المنتجات النهائية، مُستبدلًا بذلك الفحص البصري اليدوي التقليدي، ومُحسّنًا الدقة والكفاءة بشكل ملحوظ.
1. تصنيع الإلكترونيات: الكشف الدقيق عن عيوب المكونات
فحص لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) (عيوب وصلات اللحام، قصر الدوائر، المكونات المفقودة)، وعيوب رقائق أشباه الموصلات (الخدوش، الشقوق، تشوهات الدائرة)، وفحص الشاشة (البكسلات الميتة، تسرب الضوء، الخدوش). تستخدم الكاميرات الصناعية عالية الدقة (12 ميجابكسل فأكثر) مع مصادر الضوء الحلقية أو المحورية خوارزميات معالجة الصور (مثل كشف الحواف وتحليل تدرج الرمادي) لتحديد العيوب الصغيرة. تستطيع نماذج التعلم العميق تعلم خصائص العيوب بشكل مستقل، محققةً دقة تتجاوز 99% في تحديد العيوب الجديدة.
دراسة الحالة: قام مصنع لشاشات الهواتف المحمولة بتقديم خط فحص الرؤية الآلية، مما أدى إلى زيادة سرعة التفتيش من 30 قطعة / ساعة (عملية يدوية) إلى 800 قطعة / ساعة وتقليل معدل الكشف الفائت من 5٪ إلى 0.1٪.
II. التجميع الآلي والتحديد الدقيق للمواضع
في خطوط الإنتاج الآلية، تُمكّن الرؤية الآلية الأذرع أو المعدات الروبوتية من أداء عمليات تجميع عالية الدقة، مما يُعالج ضعف الكفاءة والأخطاء الكبيرة المرتبطة بالتجميع اليدوي. وهي مناسبة بشكل خاص لتجميع الأجزاء الصغيرة أو الهياكل المعقدة.
1. صناعة 3C: تجميع الأجزاء الدقيقة
التطبيقات: تجميع وحدة كاميرا الهاتف المحمول (يجب أن يكون خطأ محاذاة العدسات وأجهزة الاستشعار والمحركات≥5مم)، وتركيب مفاتيح لوحة مفاتيح الكمبيوتر المحمول، ومحاذاة دبابيس التوصيل. المبدأ التقني: باستخدام الرؤية الثنائية أو التصوير ثلاثي الأبعاد بالضوء المنظم، يتم الحصول على إحداثيات ثلاثية الأبعاد للأجزاء، وحساب انحرافات موضع التجميع آنيًا، وإرسال إشارات التعويض إلى الذراع الروبوتية، مما يحقق تحكمًا بصريًا وحركيًا مغلقًا.
يستخدم مصنع وحدة الكاميرا الرؤية الآلية لتوجيه خط التجميع الخاص به، مما يقلل وقت محاذاة العدسات والمستشعر من 15 ثانية لكل وحدة (مطلوب يدويًا) إلى 2 ثانية لكل وحدة، ويزيد من إنتاج التجميع من 82% إلى 99.5%.
2. تصنيع السيارات: تحديد مواقع تجميع المكونات
تثبيت وتحديد مواقع كتل المحرك ورؤوس الأسطوانات، ومحاذاة الزجاج والهيكل للسيارة، والتوصيل التلقائي لموصلات وواجهات حزمة الأسلاك.
المزايا: يمكنها استيعاب تشوهات الأجزاء البسيطة الناجمة عن أخطاء التشغيل، مما يحقق دقة تحديد المواقع±0.02 مم، أي أكثر من 25 مرة من التموضع اليدوي (±دقة 0.5 مم).
3. التوجيه والملاحة للروبوت الصناعي
توفر الرؤية الآلية للروبوتات الصناعية "عيونًا"، تمكنها من تحديد بيئتها وتخطيط المسارات بشكل مستقل، والتكيف مع متطلبات الإنتاج المرنة (مثل الإنتاج عالي التنوع والكميات المنخفضة).
1. توجيه روبوت اللحام
لحام هيكل السيارة (يمكن أن يختلف موضع اللحام حسب±(1 مم بسبب تحمّلات المكونات) ولحام الهيكل الفولاذي (تحديد مسار اللحام المعقد).
يقوم مستشعر ليزر بمسح سطح اللحام، مُولِّدًا بيانات سحابة نقاط ثلاثية الأبعاد. تستخرج خوارزمية مسار مركز اللحام، وتُصحِّح مسار لحام الروبوت آنيًا، مما يضمن خطأً في الموقع النسبي قدره≤0.3 ملم بين شعلة اللحام و اللحام.
2. نظام الملاحة AGV (المركبات الموجهة آليًا)
مناولة المواد على أرضيات المصانع (مثل نقل أجزاء السيارات من المستودعات إلى خطوط الإنتاج) والاتصال بين الأرفف والمركبات الموجهة آليًا في لوجستيات المستودعات.
باستخدام التعرف على رمز الاستجابة السريعة الأرضي، أو SLAM البصري (التحديد الجغرافي والرسم الخرائطي المتزامن)، أو المعالم البصرية (مثل العاكسات) لتحديد المواقع، تحقق المركبات الموجهة آليًا الملاحة على مستوى السنتيمتر، مما يوفر مرونة أكبر من الملاحة المغناطيسية التقليدية (التي تسمح بتغييرات سريعة في المسار).
رابعًا: اللوجستيات وأتمتة المستودعات
في مجال الخدمات اللوجستية الصناعية، تدعم الرؤية الآلية الفرز السريع والتكديس وتتبع المعلومات الخاصة بالبضائع، مما يجعلها تقنية أساسية للتخزين الذكي.
1. الفرز الذكي والتعرف على الباركود
فرز الحزم في مستودعات التجارة الإلكترونية (التعرف على الرموز الشريطية/رموز الاستجابة السريعة على ملصقات الشحن وتعيينها للمناطق المقابلة) وتخزين الأجزاء الصناعية (التعرف على أرقام الأجزاء وأتمتة التسليم الداخلي والخارجي).
كاميرات المسح الخطي عالية السرعة (معدل الإطارات≥يمكن لتقنية 500 إطار في الثانية) جنبًا إلى جنب مع خوارزميات التعرف على الصور فك تشفير الصور الضبابية والمائلة بسرعة (±30°) الباركود بسرعة ناقلة تبلغ 1.5 متر/ثانية، مع معدل التعرف 99.9%.
2. التعبئة غير المنظمة وإزالة التعبئة غير المنظمة
يتم تنفيذ التكديس غير المنظم للكرتون والأجزاء المعدنية (مثل التكديس الآلي لصناديق دوران الخدمات اللوجستية) وتفريغ المواد الخام (مثل الألواح والأنابيب) عبر الإنترنت.
تقوم أجهزة استشعار الرؤية ثلاثية الأبعاد (مثل LiDAR وكاميرات الضوء المنظم) بمسح الشكل الثلاثي الأبعاد للأشياء، واستخدام الخوارزميات لتحديد نقاط الإمساك، وتوجيه الأذرع الروبوتية للإمساك بدقة وتكديس العناصر من أكوام غير مرتبة وفقًا لأنماط محددة، مما يزيد الكفاءة بأكثر من خمسة أضعاف مقارنة بالعمل اليدوي.
V. القياس الصناعي والقياس الأبعادي
تُمكّن الرؤية الآلية من إجراء قياسات عالية الدقة دون تلامس، مما يُجنّب تلف الأجزاء الناتج عن طرق القياس التقليدية (مثل الفرجار والميكرومتر). كما أنها مناسبة للقياس في بيئات قاسية، مثل درجات الحرارة والضغط العاليين.
1. قياس أبعاد الأجزاء الدقيقة
قياسات القطر الداخلي والخارجي للمحمل (الدقة±قياسات درجة تروس التروس وسمك الأسنان (0.001 مم)، وفحص أبعاد محيط أجزاء الطيران (مثل شفرات التوربينات).
باستخدام عدسة مركزية (إزالة خطأ المنظور) ولوحة معايرة عالية الدقة، تقوم خوارزمية استخراج الحافة الفرعية للبكسل بحساب معلمات الجزء مثل الطول والزاوية والاستدارة، بسرعة قياس تصل إلى 1000 وحدة في الدقيقة (لكل جزء).
2. قياس الأجسام الكبيرة
قياس تسطيح الصفائح الفولاذية (نطاق 10م × 2م)، وفحص قطر الأنبوب وسمك الجدار، والتحقق من أبعاد مكونات البناء (مثل عوارض الفولاذ).
تتيح تقنية خياطة الكاميرات المتعددة (باستخدام خوارزمية خياطة الصور لدمج مجالات رؤية الكاميرات المتعددة) جنبًا إلى جنب مع مستشعر إزاحة الليزر قياس المساحة الكاملة للأشياء الكبيرة بدقة≥0.1 مم/م.
السادس. قراءة الكود الصناعي وتتبع المعلومات
في دورة حياة الإنتاج الصناعي بأكملها، يمكن للرؤية الآلية التعرف على الأحرف والرموز الشريطية ورموز الاستجابة السريعة على أسطح الأجزاء، مما يتيح إمكانية تتبع المنتج وتتبع الجودة والتحكم في العملية.
1. التعرف على رمز DPM (علامة الجزء المباشرة)
يتعرف على الرموز المحفورة بالليزر (عالية الحرارة ومقاومة للتآكل) على كتل محرك السيارات، ويقرأ الرموز المحفورة على أجزاء الطيران، ويتعرف على رموز التتبع على الأجهزة الطبية.
للرموز منخفضة التباين على الأسطح الخشنة (مثل المعادن والبلاستيك)، تُستخدم مصادر ضوء خاصة (مثل مصادر ضوء دائرية منخفضة الزاوية) لتعزيز التباين. وبدمجها مع خوارزمية التعرف الضوئي على الحروف (OCR) للتعلم العميق، تصل دقة التعرف إلى أكثر من 99.5% (حتى مع الرموز غير المكتملة).
2. إدخال معلومات المنتج الدفعي
يقوم بإدخال المعلمات (المقاومة والسعة) للمكونات الإلكترونية (المقاومات والمكثفات) في النظام تلقائيًا، ويتعرف على تواريخ الإنتاج وتواريخ انتهاء الصلاحية على عبوات المواد الغذائية.
تحل هذه العملية محل إدخال البيانات يدويًا، حيث تزيد السرعة بأكثر من 10 مرات وتقلل معدلات الخطأ من 3% إلى 0.01%.
نحنأنا. التطبيقات الصناعية الخاصة
في البيئات القاسية مثل تلك التي تتميز بدرجات حرارة عالية، وضغط مرتفع، وسمية، وغبار، حيث يكون التدخل البشري صعباً، تصبح الرؤية الآلية هي طريقة المراقبة الوحيدة القابلة للتطبيق.
الصناعة المعدنية: الكشف عن العيوب السطحية لقضبان الصب المستمر (باستخدام مزيج من كاميرات الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي في البيئات ذات درجات الحرارة العالية).
الصناعة الكيميائية: مراقبة مستوى السوائل في الخزانات المغلقة واكتشاف تسربات خطوط الأنابيب (باستخدام التعرف البصري على الفقاعات غير الطبيعية أو تغيرات اللون).
صناعة التعدين: تحديد نوع المادة وقياس التدفق على الأحزمة الناقلة (باستخدام خوارزميات تقسيم الصور للتمييز بين الخام والصخور النفايات).
ملخص: القيمة الصناعية للرؤية الآلية
تُسهم الرؤية الآلية، من خلال حلقتها المغلقة من "الإدراك والتحليل واتخاذ القرار"، في دفع عجلة تطور الإنتاج الصناعي من العمل اليدوي إلى عمليات آلية بالكامل وعالية الدقة وقابلة للتتبع. وتكمن قيمتها الأساسية في:
تحسين الكفاءة: تزداد سرعة المعالجة بخطوة واحدة بمقدار 10-100 مرة، للتكيف مع متطلبات خطوط الإنتاج عالية السرعة؛
ضمان الجودة: تتجاوز دقة اكتشاف العيوب 99%، مما يقلل من معدلات المنتجات المعيبة؛
خفض التكلفة: استبدال 50%-80% من مواقع الفحص/التشغيل اليدوي، مما يوفر ما بين 100,000 إلى 300,000 يوان للشخص الواحد سنويًا؛
الإنتاج المرن: تعمل الخوارزميات على تمكين التبديل السريع لنماذج التفتيش/التحديد، والتكيف مع الإنتاج عالي التنوع وعلى دفعات صغيرة (على سبيل المثال، تقليل وقت تغيير منتج 3C من ساعات إلى دقائق).
مع تقدم تقنيات التعلم العميق والرؤية ثلاثية الأبعاد والتصوير عالي الدقة، فإن تطبيق الرؤية الآلية في القطاع الصناعي سوف يتطور بشكل أكبر نحو مزيد من الذكاء والدقة والقدرة على التعميم، ليصبح تقنية دعم أساسية للصناعة 4.0 والتصنيع الذكي.
