منظور از سیستم بینایی ماشین (Machine Vision) قابلیتی است برای کمک به هدایت عملیات باتکیه‌بر تصاویر گرفته شده توسط سیستم که به کمک سخت‌افزار و نرم‌افزار انجام می‌شود. سیستم بینایی ماشین می‌تواند تصاویر سوژه را ثبت و تجزیه‌وتحلیل کند. دید ماشینی توانایی درک محیط و فرایندهای در حال انجام، اندازه‌گیری محصولات و همچنین تصمیم‌گیری‌ سریع را به مدیران کسب‌وکارها فراهم می‌کند، به همین دلیل به‌کارگیری این فناوری برای مجموعه‌های تولیدی بسیار مفید و مؤثر است.

پردازش تصویر در صنعت

در سیستم ماشین بینایی دوربین‌ها اطلاعات بصری را از محیط اطراف دریافت می‌کنند و برای پردازش در اختیار سخت‌افزارها و نرم‌افزارها قرار می‌دهند. فناوری بینایی ماشین اغلب از دوربین های صنعتی و لنزهای خاص برای جمع‌آوری تصاویر استفاده می‌کند که باعث اندازه‌گیری ویژگی‌های خاصی از تصاویر، پردازش و تجزیه‌وتحلیل می‌شود.

سیستم‌های دید ماشینی قادر به پردازش ویژگی‌های مختلف محصولات هستند.

چالش‌های صنعت و بینایی ماشین

در ادامه به بیان چالش‌های متداول صنعت و تاثیر بینایی ماشین بر آن‌ها می‌پردازیم:

هزینه‌های نیروی انسانی

بهترین راه برای کاهش هزینه‌های نیروی انسانی خودکارسازی فرآیندهای تکراری در خط تولید است. این امر با کاهش هزینه‌ها به افزایش کارایی و دقت کمک می‌کند. در نگاه اول ممکن است خرید تجهیزات هوشمندسازی گران‌قیمت به نظر برسد؛ اما در دراز مدت باعث کاهش خطاها، افزایش بهره‌وری و سودآوری می‌شود.

از سویی دیگر هوشمندسازی فرآیندی انعطاف‌پذیر است و می‌تواند متناسب با نیازهای تولید، طراحی و اجرا شود. دید ماشینی بخش حائز اهمیتی از فرایند هوشمندسازی است که بینشی روشن و آگاهانه از رخدادهای خط تولید را با هدف کاهش حداکثری توقفات در اختیار مدیران و تولیدکنندگان می‌گذارد.

تولید ضایعات انبوه

به تمام مواد یا محصولات که فاقد شرایط استاندارد تولید باشند و نتوانند فرایند تولید را ادامه دهند، ضایعات می‌گویند. این مواد به‌منظور کنترل کیفیت محصولات شناسایی و از خط تولید خارج می‌شوند. خروج آنها از چرخه تولید به‌معنای هدررفت سرمایه و ایجاد هزینه‌های بیشتر برای کارخانه است. بدین منظور لازم است تا با ارائه راهکارهایی ضایعات و هزینه آن‌ها را به حداقل رساند. 

از این‌رو می‌توان با مدیریت هزینه‌ها، استفاده درست از تمام مواد خام و استفاده از مواد اولیه باکیفیت ضایعات را به حداقل رساند. ماشین بینایی با قابلیت تشخیص زود هنگام عیوب موجود در مواد اولیه مانع از ایجاد مشکلات و تولید بسیاری از ضایعات از جمله محصولات نیمه ساخته معیوب می‌شود و تولیدکنندگان را در مدیریت هزینه‌ها همراهی می‌کند.

پیشنهاد ویژه: روش‌های کاهش هزینه‌های کنترل کیفیت

عدم امکان برنامه‌ریزی دقیق تولید

برای باقی ماندن در میان رقبا لازم است تا داده‌ها به بهترین شکل جمع‌آوری، تجزیه‌وتحلیل و به طور موثر استفاده شود تا مدیران به‌منظور افزایش بهره‌وری تصمیمات آگاهانه بگیرند. ازاین‌رو تولیدکنندگان باید به دنبال راه‌هایی برای بهینه‌سازی فرایندها باشند. سیستم‌های بینایی ماشین با جمع‌آوری مستمر داده‌ها، دقت و صحت آن ها را تضمین و به مدیران امکان بررسی تاریخچه و برنامه‌ریزی بر اساس داده‌های گذشته را می دهند، این امر به برنامه‌ریزی دقیق و واقع‌گرایانه برای خط تولید کمک شایانی می‌نماید.

کمبود نیروی کار ماهر

یکی از چالش‌هایی که صنایع تولیدی با آن مواجه هستند کمبود نیروی کار ماهر و متخصص است. تولیدکنندگان به دنبال یافتن کارگران ماهر و همیشه حاضر هستند تا توقفات خط تولید در حداقلی‌ترین حالت ممکن باشد. این در صورتی است که یافتن نیروی کار ماهر و آموزش مکرر به آنان امری دشوار و زمان‌بر است، در حالی که سیستم‌های بینایی ماشین تجهیزاتی دقیق و خستگی‌ناپذیر هستند که می‌توانند با کمترین میزان توقف فرایند تولید را نظارت کنند و با افزایش بهره‌وری سودآوری را به همراه بیاورند؛ در نتیجه مدیران تولید امکان نظارت 24 ساعته بر روی خط تولید خود خواهند داشت.

تعمیرات و نگهداری

با شناسایی گلوگاه‌ها و تشخیص تجهیزاتی که به تعمیر نیاز دارند راه‌حل‌هایی برای مقابله با هزینه‌های تولید در اختیار تولیدکنندگان قرار می‌گیرد. گاهی ممکن است خرابی در قسمتی که دور از دسترس است رخ دهد و نیروی انسانی قادر به بررسی آن بخش نباشد در این شرایط دید ماشین گزینه خوبی برای رفع خرابی‌ها و دسترسی به این نقاط است، همچنین می‌تواند اپراتورها را پیش از وقوع مشکلات بحرانی آگاه سازد.

تورم

تورم موضوعی آسیب‌زا برای تولیدکنندگان است. در سال‌های اخیر قیمت تمام شده کالاها و خدمات به دلیل افزایش هزینه‌های مواد خام و اختلال در زنجیره تأمین، به طور گسترده‌ای افزایش‌یافته است. بینایی ماشین می‌تواند با نظارت بر کیفیت مواد اولیه و محصولات تولیدی، نرخ مرجوعی را به شکل عمده کاهش دهد و با افزایش کیفیت محصولات بر شانس باقی‌ماندن در بازار رقابتی بیفزاید.

عدم ثبات در کنترل کیفیت

فرایند کنترل کیفیت برای بررسی کیفیت کالاهای تولیدی امری ضروریست که تضمین می‌کند محصولات تولید شده استانداردهای معین را برآورده می‌کنند. البته تنها آگاهی از تولید محصولی با استاندارد تعیین شده کافی نیست، در کنار آن لازم است بررسی شود که آیا محصولات تولیدی با استانداردهای قبلی مطابقت دارند یا خیر؟

نیروی انسانی در لحظه توانایی بررسی تاریخچه و مقایسه کیفیت محصول فعلی با محصولات گذشته و همچنین محصول استاندارد را ندارند، در نتیجه خطای بسیاری خواهند داشت، درحالی‌که سیستم‌های بینایی ماشین با تحلیل و ارزیابی گزارش‌های کیفیت، بررسی دقیق جزئیات و همچنین در اختیار داشتن تاریخچه آن‌ها قادر به کنترل کیفیت دقیق و صحیح هستند، در نتیجه مدیران تولید را در بررسی و تطابق سطح استاندارد محصولات با مراحل قبل یاری می‌کند.

هم‌اکنون بخوانید: چگونه فرایندهای تولید را استانداردسازی کنیم؟

کاهش بهره‌وری

مهم‌ترین هدف هر کسب‌وکار افزایش بهره‌وری است؛ اما عواملی همچون تغییر مکرر تقاضای بازار، نقص در کیفیت محصول و نرخ هدررفت بالا تأثیر بسزایی در کاهش میزان بهره‌وری کسب‌وکارها دارد که به دنبال آن موجب کاهش سوددهی کارخانه می‌شود. همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم؛ بینایی ماشین با شناسایی مواد اولیه باکیفیت و شناسایی گلوگاه‌های تولید از هزینه‌ها می‌کاهد و بر کیفیت و سرعت تولید محصولات می‌افزاید تا کارخانه را به سود بیشتر برساند.

کم‌دقتی نیروی انسانی

باوجود استفاده از فناوری‌های جدید هنوز هم در برخی از خطوط تولیدی نیروی انسانی مسئول جمع‌آوری داده‌ها است و روزانه حجم بالایی از اطلاعات را جمع‌آوری می‌کند. او داده‌ها را پس از جمع‌آوری در یک فایل اکسل وارد کرده، محاسبات لازم را روی آن انجام می‌دهد و در نهایت آن را در اختیار کارکنان مربوطه قرار می‌دهد. از بزرگ‌ترین عیوب این روش وابستگی شدید به حضور همیشگی نیروی انسانی، زمان‌بر بودن و وجود خطاهای بسیار است که منجر به جمع‌آوری داده‌های غلط و ایجاد برنامه نامناسب برای تولید آینده می‌شود. از این‌رو بینایی ماشین می‌تواند با نظارت دقیق بر فرایند جمع‌آوری داده‌ها و همچنین تحلیل و بررسی آن‌ها، بینش روشنی را به‌منظور ایجاد برنامه‌ای مناسب در اختیار اپراتورها و مدیران تولید قرار دهد.

هم‌اکنون بخوانید: اجرای پروژه بینایی ماشین در کارخانه شیشه‌سازی شوگا

کاربرد بینایی ماشین و پردازش تصویر در صنعت

شمارش خودکار محصولات تولیدی

ماشین بینایی با قابلیت شمارش تعداد محصولات تولید شده در صنایع بسیاری قابل‌استفاده است. روش‌های مختلفی جهت شمارش محصولات از قبیل تشخیص هوشمند اشیاء (Object Detection)، شمارش بر اساس رنگ محصول (در صورتی که رنگ محصول با پس‌زمینه متفاوت باشد) و تطابق‌یابی (Template Matching) وجود دارد. Watcher-Jet و Watcher-Cam دو ابزاری هستند که برای شمارش دقیق محصولات به کار می‌روند.

کنترل کیفیت با بینایی ماشین

تشخیص عیوب یکی از اساسی‌ترین وظایف کنترل کیفیت در صنایع تولیدی و پرکاربردترین عملکرد سیستم‌های دید ماشین است. ماشین‌بینایی به‌سرعت می‌تواند عیوب بسیار کوچکی که از چشم انسان دور می‌ماند را شناسایی کند؛ عیوبی همچون ترک، خراش، لک، شکاف، آلودگی، تغییر رنگ و سایر نقص‌هایی که بر عملکرد محصول تاثیر گذار است. درواقع می‌تواند تعیین کند که آیا محصولات تولید شده با معیارهای کیفیت محصول مطابقت دارد یا خیر و در مرحله بعد محصولات بی‌کیفیت را از خط تولید خارج می‌کند.

پیشنهاد ویژه: بینایی ماشین در کنترل کیفیت

خوانش خودکار برچسب محصولات (OCR)

ماشین بینایی با قابلیت تشخیص کاراکتر نوری (OCR)، تشخیص خودکار بارکد نوری (OBR) و شناسایی هوشمند کاراکتر (ICR) به‌طور خودکار می‌تواند محصولاتی که اطلاعات نادرست بر روی آن‌ها چاپ شده است و همچنین بارکدها و لیبل‌های مخدوش را شناسایی و محدود کند. از این روش می‌توان برای خوانش اطلاعات روی بسته‌بندی محصولات غذایی و دارویی، برچسب بطری نوشیدنی و خوانش تاریخ انقضا استفاده کرد.

اندازه‌گیری سایز محصولات

ماشین بینایی با اندازه‌گیری فواصل بین دو یا چند نقطه بر روی محصولات اندازه و حجم معین محصولات تولید شده را می‌سنجد. چنانچه محصولی بزرگ‌تر یا کوچک‌تر از مقدار تعیین شده باشد از ادامه فرایند تولید باز می‌ماند؛ به‌عنوان‌مثال اندازه‌گیری قطر داخلی سوراخ سیلندر موتور یا سطح پرشدن مایع درون ظرف.

حضور یا عدم حضور اپراتور

بینایی ماشین با قابلیت تشخیص و کنترل ساعات تردد اپراتور، حضور یا عدم حضور او در کنار دستگاه را به‌منظور افزایش بهره‌وری خطوط تولید به اطلاع مدیران و تولیدکنندگان می‌رساند.

فواید بکارگیری بینایی ماشین در صنعت

از جمله مزیت های به کارگیری بینایی ماشین در صنعت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تفاوت میان دید ماشین و بینایی انسان چیست؟

باوجود ماشین بینایی هنوز هم در بسیاری از کارخانه‌ها اپراتور مسئول بازرسی و کنترل محصولات تولید شده است. درحقیقت به‌کارگیری روش‌های سنتی منجر به افزایش خطا می‌شود. این در حالی است که دید ماشینی با استفاده از دوربین‌ها و نرم‌افزارها به‌خوبی فرایند شناسایی، تشخیص و کنترل محصولات در خط تولید را بر عهده می‌گیرد. از طرفی سیستم‌های بینایی ماشین بسیار دقیق‌تر، قابل اعتمادتر و خستگی‌ناپذیرتر از نیروی انسانی هستند که با کاهش خطای انسانی و افزایش سرعت تولید منجر به کاهش هزینه‌ها می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، یک سیستم بینایی ماشین در یک خط تولید می‌تواند صدها محصول را در دقیقه بازرسی کند درحالی‌که استفاده از روش سنتی و بازرسی محصولات توسط نیروی انسانی با محدودیت زمانی همراه بوده و بسیار کندتر، گران‌تر و مستعد خطا است.

نرم‌افزار پردازش تصویر و بینایی ماشین مانیتیت

در حال حاضر دید ماشینی در بسیاری از صنایع همچون صنعت شیشه‌سازی، صنعت نساجی و پوشاک، خودروسازی و تجهیزات وابسته، صنایع غذایی و شوینده کاربردهای بسیاری دارد. کاهش خطای انسانی، افزایش سرعت تولید، کاهش هزینه‌های نگهداری و ضایعات و ناتوانی در نظارت 24 ساعته بر روی عملکرد تولید توسط نیروی انسانی، باعث روی‌آوردن کارخانه‌ها به ماشین بینایی می‌شود.

نرم‌افزار هوشمند مانیتیت به عنوان بستری جهت اتصال کلیه سیستم‌های بینایی ماشین از جمله PartQC، FabriQC و WatcherCam را فراهم می نماید که با قابلیت پردازش و تجزیه‌وتحلیل تصاویر و داده‌های جمع‌آوری شده به‌منظور نظارت بر روند کیفیت و عملکرد خط تولید به کار می‌رود. مدیران تولید به کمک این نرم‌افزار تحت وب می‌توانند تاریخچه سیستم های بینایی ماشین را ردیابی و از وجود ناهنجاری ها مطلع شوند.

سوالات پرتکرار (FAQ)

هزینه و مدت زمان اجرای پروژه‌های بینایی ماشین به چه صورت است؟

هزینه پروژه باتوجه به ابعاد محصولات، سایز عیوب و همچنین سرعت خط تولید تعیین می‌گردد و زمان اجرا بین ۳ تا ۶ ماه خواهد بود.

بینایی ماشینی با چه سرعتی می‌تواند محصولات را شناسایی کند؟

سرعت تشخیص ویژگی‌ها و نقص‌ها به نرخ تصویربرداری دوربین، قابلیت‌های سیستم پردازشی و پیچیدگی کار وابسته است با این حال شناسایی عیوب با بینایی ماشین با صرف زمان و هزینه‌ی کمتری انجام می‌شود؛ زیرا می‌تواند عیوب بسیار کوچکی که از چشم انسان دور می‌ماند را فوراً تشخیص دهد.

سیستم بینایی ماشین چقدر دقیق است؟

دقت سیستم بینایی ماشین به‌وضوح دوربین، میدان دید و اندازه اجسام تحت نظارت بستگی دارد. با این‌حال دقت سیستم بینایی ماشین فراتر از نیروی انسانی است و می‌تواند اجسام بسیار کوچک را تشخیص دهد.