معرفی سنسورهای پردازش تصویر و دوربین های هوشمند

امروزه بسیاری از شرکت های صنعتی ، تولیدی ها و کارخانجات در دنیا از سیستم بینایی ماشین استفاده می کنند. سیستم های بینایی ماشین در ابتدا فقط بر روی کامپیوترها اجرا می شدند؛ اما با پیشرفت تکنولوژی ساخت سیستم های بینایی ماشین و پردازش تصویر ، دوربین های هوشمند وارد بازار شدند و به تدریج استفاده از این دوربین ها برای کاربردهای خاص بیشتر شد. بنابراین سیستم های بینایی ماشین به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند :
1- سیستم های مبنتی بر کامپیوتر
2- سنسورهای بینایی ماشین و دوربین های هوشمند

برای ثبت نام در “دوره آموزشی بینایی ماشین با نرم افزار Halcon” اینجا کلیک کنید.

1- سیستم های بینایی ماشین مبنتی بر کامپیوتر

در سیستم های بینایی ماشین مبتنی بر کامپیوتر ، دوربین عکس را گرفته و به کامپیوتر می فرستد؛ سپس عکس دریافت شده از دوربین در کامپیوتر توسط نرم افزار پردازش تصویر، آنالیز می گردد. تصویر زیر یک سیستم بینایی ماشین مبتنی بر کامپیوتر را نشان می دهد. هدف این سیستم بینایی ماشین اندازه گیری ابعاد قطعه صنعتی نشان داده شده می باشد. هر یک از دوربین ها تصویر یک طرف قطعه صنعتی را می گیرند. تصویر این دوربین ها توسط کابل های ارتباطی به کامپیوتر داده می شود. در کامپیوتر این دو تصویر توسط یک نرم افزار پردازش تصویر به یک تصویر سه بعدی از قطعه تبدیل شده و ابعاد قطعه بررسی می گردد.

 

 

دوربین های مورد استفاده در این سیستم ها اصطلاحا به دوربین های صنعتی معروف هستند. یکی از معتبرترین برندهای تولید کننده دوربین های صنعتی شرکت Basler است. برای طراحی یک سیستم بینایی ماشین مبتنی بر کامپیوتر نیاز است تا تجهیزات این سیستم از قبیل نوع دوربین ، لایت ، کامیپوتر و… توسط مهندسان بینایی ماشین انتخاب شود به همین دلیل طراحی این سیستم نیازمند تجربه و تخصص بیشتری است.

نرم افزار سیستم های بینایی ماشین مبتنی بر کامپیوتر

همانطور که گفته شد در سیستم های بینایی ماشین مبتنی بر کامپیوتر، از نرم افزارهای بینایی ماشین جهت پردازش تصویر استفاده می گردد. یکی از نرم افزارهای قدرتمند در این سیستم ها نرم افزار Halcon است. این نرم افزار دارای یک محیط کدنویسی است که با استفاده از آن می توان انواع مختلفی از برنامه های بینایی ماشین را نوشت. نرم افزار Halcon یک نرم افزار فوق العاده حرفه ای و جامع برای برنامه نویسی پردازش تصویر و بینایی ماشین است و می توان با آن هزاران برنامه ی متنوع پردازش تصویر را نوشت. کار با نرم افزار Halcon نیازمند آموزش و تجربه است و می تواند پاسخگوی تمام نیازهای برنامه نویسان باشد. به همین جهت نرم افزار هالکن محبوبیت زیادی بین برنامه نویسان بینایی ماشین کسب کرده است.

 

2- سنسور های بینایی ماشین و دوربین های هوشمند

سیستم های بینایی ماشین مبتنی بر کامیپوتر نسبتا پیچیده اند و طراحی آن ها نیازمند تخصص و تجربه است. اگر شما یک مهندس برق یا IT یک کارخانه هستید و نیاز به یک سیستم بینایی ماشین برای خواندن بارکد دارید ، نگران نباشید چون نیازی به طراحی سیستم های مبتنی بر کامپیوتر نیست. شما با اندکی آموزش خواهید توانست یک سنسور بینایی ماشین را راه اندازی کنید. برای کاربردهای خاص و ساده ای مثل خواندن بارکد، بررسی حضور یا عدم حضور یک شی و یا اندازه گیری های ساده عموما از سنسورهای بینایی ماشین می توان استفاده کرد. 

سنسورهای پردازش تصویر

در سنسورهای پردازش تصویر دوربین ، لنز ، لایت و کامپیوتر همگی به صورت یکجا در آمده اند. به زبان ساده تر این سنسورها دارای لنز ، دوربین ، لایت و پردازنده هستند. به این دوربین ها سنسور ویژن (vison sensor) ، سنسور بینایی ماشین یا سنسور پردازش تصویر گفته می شود. یکی از شرکت های معتبر تولید کننده ی سنسورهای پردازش تصویر ، شرکت سنسوپارت است. در شکل زیر چند نمونه از محصولات این شرکت نشان داده شده اند. همانطور که در تصویر می بینید دوربین دارای یک لایت داخلی است. همچنین لنز در داخل دوربین جای گرفته است. همانطور که قبلا ذکر شد این دوربین ها دارای پردازنده داخلی هستند و برای کارکردن نیاز به کامپیوتر ندارند.

 

نرم افزار سنسورهای پردازش تصویر

عموما شرکت های سازنده این دوربین ها یک نرم افزار ارائه می دهند که می توان به سادگی و با آموزش اندکی با آنها کار کرد. این نرم افزارها عموما دارای امکانات محدودی هستند و با آنها می توان پروژه های ساده ای مثل اندازه گیری یا شناسایی قطعات را انجام داد. شکل زیر شمایی از محیط نرم افزار سنسوپارت نمایش می دهد. این نرم افزار فاقد محیط کدنویسی است و کار کردن با آن نسبتا ساده است. در این نرم افزار یک سری ابزار ساده برای تهیه یک برنامه بینایی ماشین وجود دارد.

 

معمولا تنظیم این دوربین ها به وسیله اجرای نرم افزار روی کامپیوتر انجام می شود. این فرآیند خیلی ساده است. کافی است نرم افزار این سنسورها را روی یک کامپیوتر یا لپتاب نصب کنید و این دوربین ها را از طریق کابل خودشان به کامیپوتر متصل کنید و تنظیمات مورد نظر خود را انجام دهید و بعد از آن دیگر نیازی به کامیپوتر نخواهید داشت. به عبارت دیگر این دوربین ها معمولا برای راه اندازی به کامپیوتر نیاز دارند اما پس از آن به صورت مستقل از کامپیوتر کار خود را انجام خواهند داد.

کاربرد سنسورهای ویژن

همانطور که گفتیم سنسورهای پردازش تصویر برای انجام پروژه های ساده بسیار مناسب هستند. از جمله کاربردهای این سنسورها می توان به اندازه گیری ، بررسی رنگ ، تشخیص بود یا نبود یک شی ، بررسی موقعیت قطعات ، خواندن بارکد ، شمارش قطعات ، تشخیص ضخامت و… اشاره کرد. به عنوان نمونه شکل سمت راست استفاده از یک سنسور هوشمند را برای بررسی درستی مونتاژ دکمه ها در فرایند مونتاژ فرمان ماشین را نشان می دهد. همچنین شکل سمت چپ مربوط به خواندن بارکد محصولات روی یک خط تولید در حال حرکت است.

 

دوربین های هوشمند ( intelligent camera )

سنسورهای بینایی ماشین می توانند کارهای ساده ای مثل خواندن بارکد یا پیدا کردن یک جسم را انجام دهند. هر چند طیف وسیعی از پروژه های بینایی ماشین نیاز به پردازش پیچیده تری دارد و متاسفانه کاری از دست این سنسورها ساخته نیست. برای اینکه بتوانیم پردازش های پیچیده تری را نیز انجام دهیم می توانیم به سراغ دوربین های هوشمند برویم. دوربین های هوشمند نیز مانند سنسورهای پردازش تصویر مجهز به دوربین و پردازنده است، با این تفاوت که با آنها می توان پردازش های پیچیده را نیز انجام داد و در صورت نیاز از لنز و لایت جداگانه هم استفاده کرد.

دوربین های هوشمند می توانند در شناسایی ، اندازه گیری ، بررسی خرابی و کنترل کیفیت انواع محصولات صنعتی ، پزشکی و… مورد استفاده قرار بگیرند. دوربین های هوشمند معمولا تا رزولوشن 5 مگاپیکسل ساخته می شوند. امروزه نمونه های لاین اسکن این نوع دوربینها نیز ساخته می شوند. این دوربین ها با نام های دوربین های هوشمند (intelligent camera یا smart camera) و سیستم ویژن هوشمند smart vision systems شناخته می شوند.

تفاوت دوربین های هوشمند با سنسورهای پردازش تصویر

دوربین های هوشمند و سنسورهای پردازش تصویر از جهات بسیاری شبیه هم هستند. هر دوی آنها دارای دوربین و پردازنده اند با این تفاوت که دوربین های هوشمند نسبت به سنسورهای پردازش تصویر دارای قابلیت های بیشتری هستند به همین جهت با آنها می توان طیف بیشتری از پروژه های پردازش تصویر را انجام داد. تفاوت دوربین های هوشمند با سنسورهای پردازش تصویر را می توان در دو مورد زیر خلاصه کرد :

1- این دوربین ها دارای امکانات نرم افزار بیشتری برای انجام پروژه های بینایی ماشین است. در نتیجه با این دوربین های می توان پردازش های پیچیده تری انجام داد.
2- در دوربین های هوشمند مانند سنسورهای ویژن ، عکس برداری و پردازش در درون دوربین انجام میگیرد با این تفاوت که لنز و لایت می تواند به صورت جداگانه توسط کاربر انتخاب شود. پس در دوربین های هوشمند نیز مانند سیستم های بینایی ماشین مبتنی بر کامپیوتر می توان انتخاب لنز و لایت را به صورت جداگانه انجام داد.

 

 

دوربین های هوشمند Cognex

یکی از معتبرترین شرکت های تولید کننده دوربین های هوشمند شرکت Cognex است. تصویر زیر یک دوربین هوشمند برند cognex را نشان می دهد. که روی آن یک لنز نصب شده است.

 

نرم افزار cognex در شکل زیر نشان داده شده است. همانطور که در تصویر میبینید این نرم افزار دارای امکانات بیشتر و محیط پیچیده تری نسبت به نرم افزار سنسوپارت متعلق به سنسورهای پردازش تصویر است.

1. دکمه Home برای بازگشت از قسمت های مختلف به صفحه ی اصلی نرم افزار استفاده می شود.
2.  نوار منو که شامل تنظیمات مختلف نرم افزار است.
3.  این قسمت یک محیط جدولی است که در آن می توان عملیاتی شبیه کدنویسی انجام داد و برنامه ی پردازش تصویر را به کمک ابزارک های آماده نوشت.
4.  پنجره ی خروجی برای دسترسی به نتایج.
5.  نوار وضعیت برای نشان دادن پیام ها هشدارها و حالت کاری نرم افزار.
6. در این قسمت ابزارک های مختلفی وجود دارد که می توانید از آنها برای حل مسائل بینایی ماشین استفاده کنید.
7.  از این پنجره می توانید برای تنظیم پارامترهای برنامه ی پردازش تصویر استفاد کنید.

مزایا و معایب دوربین های هوشمند و سنسورهای ویژن

دوربین های هوشمند و سنسورهای بینایی ماشین نسبت به سیستم های مبتنی بر کامپیوتر دارای مزایا و معایب زیر هستند :

مزایا

• طراحی سیستم راحت تر است.
• در کل حجم کمتری می گیرد.
• کار کردن با نرم افزارهای سنسورها و دوربین های هوشمند معمولا ساده است.
• برای محیط صنعتی مناسب هستند.

معایب

• فقط دارای یک سری رزولوشن های محدود هستند. در حالی که در سیستم های مبتنی بر کامپیوتر می توانیم از انواع دوربین ها با رزولوشن های مختلف و برندهای متفاوت استفاده کنیم.
• در حالت استفاده از لنز و لایت جدا محدودیت وجود دارد و ممکن است مجبور شویم از تجهیزات اضافی استفاده کنیم.
• با استفاده از این دوربین ها فقط می توانیم از امکانات نرم افزاری که سازنده در اختیار ما قرار می دهد استفاده کنیم به عبارت دیگر محدود به راهکارهایی هستیم که در نرم افزار وجود دارد.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد. لطفا اگر سوالی در این زمینه داشتید با  تیم ویژن سیستم تماس بگیرید.