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机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化

发布时间:2019-03-11    来源:中国工控网

在提升制造流程的效率及降低劳力密集度的过程中,机器人扮演了十分重要的角色。不但有助于控制成本并提升质量,还能增加生产力。不过,机器人系统设计的复杂性已经让许多制造商望之却步。此外,还要识别并整合多家厂商的子系统,更是让情况雪上加霜。

NEXCOM 子公司 NexCOBOT 提供了一套将人工智能 (AI) 与机器视觉整合并采用全新 Intel 视觉加速器设计产品的弹性模块化机器人解决方案。这套解决方案集结了人工智能的判断力、机器人的行动力与机器视觉的洞察力,为制造和工业实作带来全新层次的精确化与优化。

挑战

在各种不同的产业中,将制造流程优化的关键就是提高自动化。不过,传统的机器视觉有一些限制。一般而言,传统的机器视觉只能根据固定的规则执行瑕疵侦测和分类,并只能在特定的环境下运作。举例来说,如果照明发生变化或是出现灰尘或油脂等部分障碍物,就可能会对精确度和质量造成负面影响。导入 AI 架构可让机器人更有弹性、提升对环境条件改变的免疫力,并且能够自由地处理各种检测工作。机器人自动化流程可透过视觉系统升级,处理更复杂的工作。虽然现代化AI的优点显而易见,不过要将这类功能整合到传统的机器视觉流程可能会相当困难。

由于产业对工业机器人的需求不断增加,对于完整的机器人解决方案组件要求也相对越来越高。不过,这些组件可能会因厂商和客户需求而异,因此难以提供标准化的智能机器人解决方案。

解决方案

机器人与机器解决方案的未来就是建立一个可让装置、机器、机器人和传感器能够相互通讯的生产环境。NexCOBOT 将 AI 导向的视觉功能整合到机器人上,让质量和精确度比传统的机器视觉更出色,同时为工业运作带来全新层次的弹性。在最近的试验中,NexCOBOT 展示了两部具备 AI 视觉的机器人执行汽车LED组装的过程。这个小体积、高度混合的制造范例需要更高层级的客制化和弹性。LED 模块的样式、色彩、形状和配置经常变更。

在这个展示中,一部机器人会转动转盘以变更 LED 模块的位置,然后使用 AI 视觉来拍摄转盘的照片并将正确的模块和色彩分类,除了取得分类信息,更进一步透过机器视觉技术准确取得LED模块的位置及角度信息。机器人会根据 AI 数据拿取模块、接上电源并执行测试,同时备妥生产线,而在传统的组装线下,选择色彩、样式和 LED 模块的工作则皆是落在操作人员身上。AI 视觉即使环境条件很差及/或不断改变,仍能成功达到目标和自动化来完全取代人力。

NexCOBOT 解决方案采用高效能 Intel 技术支持,包括 Intel Celeron 处理器和 Intel Core i7 处理器,并且使用 Intel 以太网络控制卡来打造 EtherCAT 架构的机器人控制系统。此外,这套解决方案还运用了 OpenVINO 工具组来实作 AI 推断,并且运用 Intel Movidius VPU 进行边缘的计算机视觉加速,使得机器人控制与AI可以运行于单一机台。

NexCOBOT 与许多提供成套式工业机器人的公司不同之处在于其提供的是一套开放式模块化解决方案,让使用者能够开发最符合自身特定应用需求的机器人控制系统。

·满足高度混合、小体积制造的要求

·在多变的环境条件下提高精确度

·加速实现成效—不需每次使用皆设置相同的环境

·针对各种测试和不同的应用使用标准作业程序(SOP) 和模型

MiniBOT 用以决定 LED 样式

·与使用者互动

·转动LED模块

AI 视觉 (OpenVINO)

·辨识正确色彩的 LED 模块

·取得 LED 模块的准确位置、角度等信息

MiniBOT 7R 用以组装 LED 模块

·组装 LED 模块

·测试组装结果

透过机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化

双机器人示范实现了 LED 模块组装的快速自定义和自动化

运作方式

OpenVINO 工具组包含具有模型优化工具和推断引擎的 Intel 深度学习部署工具组,以及针对 OpenCV* 和 OpenVX* 优化的计算机视觉链接库和函数。这套完整工具组支持全系列的视觉解决方案,可加速计算机视觉工作负载、简化深度学习部署而且在各种 Intel 平台 (从装置到云端) 上都能轻松进行异质执行 (heterogeneous execution) 方式。

Intel Core 处理器和 OpenVINO 工具组适用于推断加速,而 Intel Celeron 处理器则用于机器人控制系统中。OpenVINO 工具组的模型优化工具可让 AI 模型轻松地部署在 Intel 平台上。

以 EtherCAT 通讯技术为基础的 NexCOBOT 模块化产品包含嵌入式运算主板、机器人控制器、教导器、EtherCAT I/OS 以及控制柜。NexCOBOT 的机器人控制软件 NexGRC* 提供了机器人控制功能 (PTP、JOG、HOME、LINE、CIRCLE 等) 以及机器人操作用户接口。这些机器人控制功能一律以动态链接库 (DLL) API 的形式提供,让客户能够针对其机器人系统自行开发 GUI,或将机器人控制功能与任何其他软件整合。若要节省开发时间与人力,客户可寻找 NexCOBOT 所提供的组件以纳入复杂的机器人控制系统中。

·EtherCAT 通讯可轻松地扩充系统的动作控制和 I/O (最多 32 个从属)

·支持常用的机器人类型,包括 6/7 轴多关节型机器人、DELTA机器人或选择顺应性装配机械手臂 (SCARA)

·强大的公用程序可设定、测试及模拟机器人

·机器人控制 API 可开发自定义的 GUI 或将机器人控制功能与其他软件整合

与 Touch Cloud 的 AI 软件整合之后,NexCOBOT 的机器人控制解决方案就可以搭配视觉解决方案来运用。Touch Cloud 带来了图像处理和数值分析领域的 AI 专业知识与经验。

此 AI 视觉系统会产生检测结果和信息 (例如对象位置),让 NexCOBOT 系统继续进行工具机器人的自动化流程。

透过机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化

制造业使用案例

由于每年有数千款模块化产品进入市场,因此 NexCOBOT 支持从模块分类到瑕疵识别和检测都包括在内的各种机器人使用案例。操作人员甚至能使用人机接口 (HMI),以数字方式与机器互动。智慧工厂可提供许多优点,包括缩短操作人员工时,而且还能透过进阶资料分析所取得的见解,增加处理量、提高产量、提升效率并缩短停机时间。

NexCOBOT 智能机器解决方案不但能促进制造流程的端对端链接,还能简化生产线的架构。

透过机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化

NexCOBOT 机器人解决方案整合了机器视觉与 AI 并采用高效能的 Intel 架构

结论

NexCOBOT 解决方案会透过预先整合且预先验证的机器人控制模块,为现今的制造工厂和工业 4.0 执行精确的机器人控制。NexCOBOT 与 Intel 将携手为解决方案提供者和产业带来全新层次的精确度与加速功能。

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