پایان نامه برق الکترونیک درباره ماشین بینایی و تصویر برداری دیجیتالی

پایان نامه برق الکترونیک درباره ماشین بینایی و تصویر برداری دیجیتالی

تحقیق برق الکترونیک درباره ماشین بینایی و تصویر برداری دیجیتالی

آشنایی با ماشین بینایی و تصویر برداری دیجیتالی

1-1كلیات

تكنولوژی ماشین بینایی وتصویر بر داری دیجیتالی شامل فرایند هایی است كه نیازمند بكارگیری علوم مختلف مهندسی نرم افزار كامپیوتر می باشد این فرایند را می توان به چند دسته اصلی تقسیم نمود :

• ایجاد تصویر به شكل دیجیتالی
• بكارگیری تكنیكهای كامپیوتری جهت پردازش ویا اصلاح داده های تصویری
• بررسی و استفاده از نتایج پردازش شده برای اهدافی چون هدایت ربات یا كنترل نمودن تجهیزات خود كار ، كنترل كیفیت یك فرایند تولیدی ، یا فراهم آوردن اطلاعات جهت تجزیه و تحلیل آماری در یك سیستم تولیدی كامپیوتری (MAC)

ابتدا می بایست آشنایی كلی ، با هر یك از اجزاء سیستم پیدا كرد و از اثرات هر بخش بر روی بخش دیگر مسطح بود . ماشین بینایی و تصویر بر داری دیجیتالی از موضوعاتی است كه در آینده نزدیك تلاش و تحقیق بسیاری از متخصصان را بخود اختصاص خواهد بود.

در طی سه دهه گذشته تكنولوژی بینایی یا كامپیوتری بطور پراكنده در صنایع فضایی نظامی و بطور محدود در صنعت بكار برده شده است . جدید بودن تكنولوژی ، نبودن سیستم مقرون به صرفه در بازار و نبودن متخصصین این رشته باعث شده است تا این تكنولوژی بطور گسترده استفاده نشود .

تا مدتی قبل دوربین ها و سنسورهای استفاده شده معمولا بصورت سفارشی ومخصوص ساخته می شدند تا بتوانند برا ی منظورخاصی مورد استفاده قرار گیرند همچنین فرایند ساخت مدارهای مجتمع بسیار بزرگ آنقدر پیشرفت نكرده بود تا سنسورهای حالت جامد با رزولوشن بالا ساخته شود .

استفاده از سنسورهای ذكر شده مستلزم این بود كه نرم افزار ویژه ای برای آن تهیه شود و معمولا این نرم افزارها نیز نیاز به كامپیوتر هایی با توان پردازش بالا داشتند. علاوه بر همه این مطالب مهندسین مجبور بودند كه آموزشهای لازم را پس از فراغت از تحصیل فرا گیرند . زیرا درس ماشین بینایی در سطح آموزشهای متداول مهندسی در دانشگاهها وبه شكل كلاسیك ارائه نمی شد .

تكنولوژی ماشین بینایی در دهه آینده تاثیر مهمی بر تمامی كارهای صنعتی خواهد گذاشت كه دلیل آن پیشرفتهای تكنولوژی اخیر در زمینه های مرتبط با ماشین بینایی است واین پیشرفتها در حدی است كه استفاده از این تكنولوژی هم اكنون حیاتی می باشد .

2-1-بینایی واتوماسیون كارخانه

وظایف اساسی كه می تواند توسط سیستمهای ماشین بینایی انجام گیرد شامل سه دسته اصلی است.

• كنترل
• بازرسی
• ورود داده

كنترل در ساده ترین شكل آن مرتبط با تعیین موقعیت و ایجاد دستورات مناسب می باشد تا یك مكانیزم را تحریك نموده ویا عمل خاصی صورت گیرد . هدایت نقاله های هدایت شونده خود كار (AGVS) در عملیات انتقال مواد در یك كارخانه هدایت مشعل جوشكاری در امتداد یك شمایر یا لبه یا انتخاب یك سطح بخصوص برای انجام عملیات رنگ پاشی توسط ربات ، مثلهایی از بكار گیری ، ماشین بینایی در كنترل می باشند . كاربردهای ماشین بینایی در بازرسی مرتبط با تعیین برخی پارامترها می باشد . ابعاد مكانیكی وهمچنین شكل آن ، كیفیت سطوح ، تعداد سوراخها در یك قطعه ، وجود یاعدم وجود یك ویژگی یا یك قطعه در محل خاصی از جمله پارامترهایی هستند كه توسط ماشین بینایی ممكن است ، بازرسی می شوند عمل اندازه گیری توسط ماشین بینایی كم و بیش مشابه بكار‌گیری روشهای سنتی استفاده از قیدها و سنجه های مخصوص و مقایسه ابعاد می باشد . سایر عملیات بازرسی بجز موارد اندازه گیری شامل مواردی چون كنترل وجود بر چسب بر روی محصول بررسی رنگ قطعه ، وجود مواد خارجی در محصولات غذایی نیز با تكنیكهای خاصی انجام می گیرد . كار بازرسی ممكن است حتی شامل مشخص نمودن خواص یا ویژگیهایی الكتریكی یك محصول گردد . با مشاهده خروجی اندازه گیرهای الكتریكی می توان صحت عملكرد محصولات الكتریكی را بازرسی نمود . هر چند كه در چنین مواردی چنانچه سیستم بینایی كار دیگری بجز مورد ذكر شده انجام ندهد معمولا روش ساده تر و مقرون به صرفه ترین بدین صورت خواهد بود كه كار بازرسی فوق توسط یك ریز پردازنده و ابزارهای مربوط انجام گیرد .

اطلاعات مربوط به كیفیت محصول ویا مواد وهمچنین تعقیب فرایند تولید را می توان توسط ماشین بینایی گرفته ودر بانك اطلاعاتی سیستم تولید كامپیوتری جامع بطور خود كار وارد نمود . این روش ورود اطلاعات بسیار دقیق و قابل اعتماد است كه دلیل آن حذف نیروی انسانی از چرخه مزبور می باشد . علاوه بر این ورود اطلاعات بسیار مقرون به صرفه خواهد بود چرا كه اطلاعات بلافاصله پس از بازرسی وبه عنوان بخشی از آن جمع آوری و منتقل می شوند .

میزان پیچیدگی سیستم های بینایی متفاوت می باشد این سیستم ها ممكن است منحصر به یك سیستم باركدینگ معمولی كه برای مشخص نمودن محصول جهت كنترل موجودی بكار می رود تشكیل شده باشد یا ممكن است متشكل از یك سیستم بینایی صنعتی كامل برای اهدافی چون كنترل كیفیت محصول باشد .

3-1 سرعت واكنش

زمان مورد نیاز برای تصمیم گیری توسط ماشین بینایی بستگی به اندازه ماتریس تصویر یا زمان پردازش لازم در كارت تصویر گیر و نوع دوربین دارد . دوربیهایی نوع لاچكی كه با استاندارد Rs-170 كار می كنند تعداد 30 تصویر در ثانیه تولید می كنند كه این تصاویر بر روی مونیتورهای موجود در بازار قابل نمایش هستند . چنانچه از استاندارد Rs-170 استفاده نشود می توان تعداد تصاویر در ثانیه را پنج تا ده برابر افزایش داد . دوربینهای حالت جامد می توانند در زمان بسیار كوتاه معادل ( میكرو ثانیه تصویر گیری كنند زمان لازم جهت خواندن سیگنال تصویر از سنسور دوربین بستگی به اندازه ماتریس سنسور سرعت پردازش و پهنای باند سیستم دارد. با استفاده از تكنیكهای پردازش موازی می توان زمان پردازش را متناسب با تعداد پردازشگرهای موازی كاهش داد .

زمان واكنش سیستم بینایی انسان در حدود 6% ثانیه یا 16/1 ثانیه می باشد این موضوع توسط این حقیقت تائید می شود كه وقتی تصاویر ، با سرعت 30 عدد در ثانیه یك صحنه متحرك را نشان می دهند چشم انسان قادر به تشخیص انقطاع بین تصاویر نیست .

سیستم های ماشین بینایی مورد استفاده در صنعت كه برای كنترل بر چسب روی بطریها بكار می رود می توانند با سرعتی معادل 900 بطری در دقیقه یا در صورت یك بطری در 7% ثانیه كار كنند . البته می توان با گرفتن تصاویری كه بیش از یك بطری را در بر می گیرد سرعت كنترل را بیش از این نیز افزایش داد . سرعت چشم انسان برای انجام كار مشابه حداكثر 60 بطری در دقیقه می باشد كه این سرعت در اثر خستگی و شرایط نامساعد محیطی كاهش نیز می یابد .