Apa itu visi mesin dan apa manfaatnya?

Memahami cara kerja visi mesin dapat membantu Anda menentukan apakah visi mesin memecahkan masalah aplikasi tertentu dalam manufaktur atau pemrosesan.

Orang sering tidak memahami apa yang dapat dan tidak dapat dilakukan oleh penglihatan mesin (komputer, buatan) untuk jalur atau proses produksi. Memahami cara kerjanya dapat membantu orang memutuskan apakah itu akan memecahkan masalah dalam suatu aplikasi. Jadi apa sebenarnya visi komputer itu dan bagaimana cara kerjanya?

Penglihatan buatan adalah teknologi modern yang mencakup alat untuk memperoleh, memproses, dan menganalisis gambar dunia fisik untuk menciptakan informasi yang dapat ditafsirkan dan digunakan oleh mesin yang menggunakan proses digital.

Penggunaan visi buatan dalam industri

Visi komputer mengacu pada penggunaan satu atau lebih kamera untuk secara otomatis memeriksa dan menganalisis objek, paling sering di lingkungan industri atau manufaktur. Data yang dihasilkan kemudian dapat digunakan untuk mengontrol proses atau kegiatan produksi.

Teknologi ini mengotomatiskan berbagai tugas dengan memberi mesin informasi yang mereka butuhkan untuk membuat keputusan yang tepat untuk setiap tugas.

Penggunaan visi buatan dalam industri memungkinkan otomatisasi proses produksi, menghasilkan hasil produksi yang lebih baik melalui penggunaan kontrol kualitas dan fleksibilitas yang lebih besar di setiap tahap.

Saat ini, penggunaan penglihatan buatan industri telah meningkatkan proses produksi secara signifikan. Ini memungkinkan untuk mendapatkan produk dengan kualitas lebih tinggi dengan biaya lebih rendah dan di hampir semua bidang industri, mulai dari otomotif dan makanan, hingga elektronik dan logistik.

Penggunaan tipikal adalah jalur perakitan tempat kamera dipicu setelah operasi dilakukan pada bagian yang mengambil dan memproses gambar. Kamera dapat diprogram untuk memeriksa posisi objek tertentu, warna, ukuran atau bentuknya, dan keberadaan objek tersebut.

Visi mesin juga dapat mencari dan mendekode kode batang matriks 2D standar atau bahkan membaca karakter yang dicetak. Setelah memeriksa produk, biasanya dihasilkan sinyal yang menentukan apa yang harus dilakukan dengan produk selanjutnya. Bagian tersebut dapat dijatuhkan ke dalam wadah, dialihkan ke konveyor cabang, atau diteruskan ke operasi perakitan lainnya, dan hasil pemeriksaan dilacak dalam sistem.

Bagaimanapun, sistem visi komputer dapat memberikan lebih banyak informasi tentang suatu objek daripada sensor posisi sederhana.

Visi komputer umumnya digunakan, misalnya, untuk:

• QA,
• kontrol robot (mesin),
• pengujian dan kalibrasi,
• kontrol proses waktu nyata,
• pengumpulan data,
• pemantauan mesin,
• memilah dan menghitung.

Banyak pabrikan menggunakan visi komputer otomatis daripada personel inspeksi karena lebih cocok untuk inspeksi berulang. Ini lebih cepat, lebih objektif, dan bekerja sepanjang waktu.

Sistem visi komputer dapat memeriksa ratusan atau ribuan komponen per menit dan memberikan hasil pemeriksaan yang lebih konsisten dan andal daripada manusia. Dengan mengurangi cacat, meningkatkan pendapatan, memfasilitasi kepatuhan, dan melacak komponen dengan visi komputer, produsen dapat menghemat uang dan meningkatkan keuntungan mereka.

Cara kerja visi mesin

Fotosel diskrit adalah salah satu sensor paling sederhana di bidang otomasi industri. Alasan kami menyebutnya "diskrit" atau digital adalah karena hanya memiliki dua status: hidup atau mati.

Prinsip operasi fotosel diskrit (sensor optik) adalah mentransmisikan berkas cahaya dan menentukan apakah cahaya tersebut dipantulkan oleh suatu objek. Jika tidak ada objek, cahaya tidak dipantulkan ke penerima fotosel. Sinyal listrik, biasanya 24 V, dihubungkan ke penerima.

Jika objek hadir, sinyal dihidupkan dan dapat digunakan dalam sistem kontrol untuk melakukan suatu tindakan. Saat objek dihapus, sinyal dimatikan lagi.

Sensor semacam itu juga bisa analog. Alih-alih dua negara bagian, mis. mati dan hidup, itu dapat mengembalikan nilai yang menunjukkan berapa banyak cahaya yang kembali ke penerimanya. Itu dapat mengembalikan 256 nilai, dari 0 (artinya tidak ada cahaya) hingga 255 (artinya banyak cahaya).

Bayangkan ribuan fotosel analog kecil yang disusun dalam susunan persegi atau persegi panjang yang diarahkan ke suatu objek.Ini akan membuat gambar hitam putih dari objek berdasarkan reflektifitas lokasi yang ditunjuk sensor. Titik pemindaian individu dalam gambar ini disebut "piksel".

Tentu saja, ribuan sensor fotolistrik kecil tidak digunakan untuk membuat gambar. Sebaliknya, lensa memfokuskan gambar ke array semikonduktor detektor cahaya.

Matriks ini menggunakan susunan perangkat semikonduktor peka cahaya seperti CCD (Charge Coupled Device) atau CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Sensor individu dalam matriks ini adalah piksel.

Empat komponen utama dari sistem visi komputer

Empat komponen utama dari sistem visi komputer adalah:

• lensa dan pencahayaan;
• sensor gambar atau kamera;
• prosesor;
• cara untuk mentransfer hasil, baik melalui koneksi fisik input/output (I/O) atau metode komunikasi lainnya.

Penglihatan komputer dapat menggunakan pemindaian piksel warna dan seringkali menggunakan susunan piksel yang jauh lebih besar. Alat perangkat lunak diterapkan pada gambar yang diambil untuk menentukan ukuran, posisi tepi, gerakan, dan posisi relatif elemen satu sama lain.

Lensa menangkap gambar dan mengirimkannya ke sensor dalam bentuk cahaya. Untuk mengoptimalkan sistem visi komputer, kamera harus dipasangkan dengan lensa yang sesuai.

Meskipun ada banyak jenis lensa, lensa dengan panjang fokus tetap biasanya digunakan dalam aplikasi computer vision. Tiga faktor penting saat memilih: bidang pandang, jarak kerja, ukuran sensor kamera.

Pencahayaan dapat diterapkan pada gambar dengan berbagai cara. Arah datangnya cahaya, kecerahannya, dan warna atau panjang gelombangnya dibandingkan dengan warna target merupakan faktor yang sangat penting untuk dipertimbangkan saat merancang lingkungan visi komputer.

Meskipun pencahayaan adalah bagian penting untuk mendapatkan gambar yang bagus, ada dua faktor lain yang memengaruhi seberapa banyak cahaya yang diterima gambar. Lensa mencakup pengaturan yang disebut apertur, yang membuka atau menutup untuk memungkinkan lebih banyak atau lebih sedikit cahaya masuk ke lensa.

Dikombinasikan dengan waktu pencahayaan, ini menentukan jumlah cahaya yang mengenai larik piksel sebelum pencahayaan apa pun diterapkan. Kecepatan rana atau waktu pencahayaan menentukan berapa lama gambar diproyeksikan ke matriks piksel.

Dalam visi komputer, rana dikontrol secara elektronik, biasanya dengan akurasi milidetik. Setelah gambar ditangkap, alat perangkat lunak diterapkan. Ada yang digunakan sebelum analisis (pre-processing), ada pula yang digunakan untuk menentukan sifat-sifat objek yang dipelajari.

Selama prapemrosesan, Anda dapat menerapkan efek ke gambar untuk mempertajam tepi, meningkatkan kontras, atau mengisi celah. Tujuan dari tugas ini adalah untuk meningkatkan kemampuan alat perangkat lunak lainnya.

Penglihatan buatan adalah teknologi yang meniru penglihatan manusia dan memungkinkan Anda menerima, memproses, dan menafsirkan gambar yang diperoleh selama proses produksi.Mesin penglihatan buatan menganalisis dan memecahkan kode informasi yang diterima selama proses produksi untuk membuat keputusan dan bertindak dengan cara yang paling nyaman melalui proses otomatis. Pemrosesan gambar ini dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak yang terkait dengan mesin, dan berdasarkan data yang diperoleh, dimungkinkan untuk melanjutkan proses dan mengidentifikasi kemungkinan kesalahan di jalur perakitan.

Tujuan dari visi komputer

Berikut adalah beberapa alat umum yang dapat Anda gunakan untuk mendapatkan informasi tentang target Anda:

• Jumlah Piksel: Menampilkan jumlah piksel terang atau gelap pada objek.
• Deteksi Tepi: Temukan tepi objek.
• Pengukuran (metrologi): mengukur dimensi suatu benda (misalnya dalam milimeter).
• Pengenalan pola atau pencocokan pola: Cari, cocokkan, atau hitung pola tertentu. Ini bisa termasuk mendeteksi objek yang dapat diputar, disembunyikan sebagian oleh objek lain, atau memiliki objek lain.
• Optical Character Recognition (OCR): Pembacaan otomatis teks seperti nomor seri.
• Barcode, Matriks Data, dan Pembacaan Kode Batang 2D: Kumpulkan data yang terdapat dalam berbagai standar pengkodean batang.
• Deteksi titik: Memeriksa gambar untuk tambalan piksel yang saling berhubungan (seperti lubang hitam pada objek abu-abu) sebagai titik referensi untuk gambar.
• Analisis warna: mengidentifikasi bagian, produk, dan objek berdasarkan warna, mengevaluasi kualitas dan menyorot elemen berdasarkan warna.

Tujuan memperoleh data inspeksi sering digunakan untuk membandingkan nilai target untuk menentukan lulus/gagal atau melanjutkan/tidak melanjutkan.

Misalnya, saat memindai kode atau kode batang, nilai yang dihasilkan dibandingkan dengan nilai target yang disimpan. Dalam hal pengukuran, nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai dan toleransi yang benar.

Saat memeriksa kode alfanumerik, nilai teks OCR dibandingkan dengan nilai yang benar atau target. Untuk memeriksa cacat permukaan, ukuran cacat dapat dibandingkan dengan ukuran maksimum yang diizinkan oleh standar kualitas.

Kontrol kualitas

Visi mesin memiliki potensi besar dalam industri. Sistem penglihatan buatan ini telah digunakan dalam robotika, izinkan kami menawarkan solusi otomatis untuk berbagai tahap produksi, seperti kontrol kualitas atau deteksi produk cacat.

Kontrol kualitas adalah seperangkat metode dan alat yang memungkinkan kami mengidentifikasi kesalahan dalam proses produksi, serta mengambil tindakan yang tepat untuk menghilangkannya. Ini memberikan kontrol yang jauh lebih lengkap atas produk akhir, memastikan bahwa ketika mencapai konsumen itu akan memenuhi standar kualitas yang spesifik dan ditetapkan.

Dengan cara ini, produk yang tidak memenuhi persyaratan kualitas minimum dikeluarkan dari proses, sehingga menghilangkan kemungkinan gangguan dalam proses produksi, hal ini dicapai dengan melakukan inspeksi dan uji acak secara terus menerus.

Penggunaan kontrol kualitas dalam produksi memiliki sejumlah keunggulan:

• Meningkatkan produktivitas;
• Mengurangi kerugian material;
• Turun harga;
• Kualitas terbaik dari produk akhir.

Komunikasi dalam visi komputer

Setelah diterima oleh prosesor dan perangkat lunak, informasi ini dapat ditransmisikan ke sistem kontrol melalui berbagai protokol komunikasi standar industri.

Sistem visi komputer utama sering kali mendukung EtherNet/IP, Profinet, dan Modbus TCP. Protokol serial RS232 dan RS485 juga umum.

I/O digital sering dibangun ke dalam sistem aktuasi dan menyederhanakan pelaporan hasil. Standar komunikasi visi komputer juga tersedia.

Kesimpulan

Sistem penglihatan buatan memiliki beragam aplikasi dan dapat disesuaikan dengan industri yang berbeda dan kebutuhan yang berbeda dari setiap lini produksi. Saat ini, perusahaan mana pun yang memproduksi produk dengan standar tertentu dapat memanfaatkan visi komputer sebagai bagian dari proses pembuatannya.

Memahami prinsip fisik dan kemampuan sistem penglihatan buatan dapat membantu dalam menentukan apakah teknologi tersebut cocok untuk proses produksi dalam kasus tertentu. Secara umum, apa pun yang dapat dilihat oleh mata manusia, kamera dapat melihat (terkadang lebih banyak, terkadang lebih sedikit), tetapi mendekode dan mentransmisikan informasi ini bisa sangat rumit.