В эволюции современного производства автоматизированные производственные линии пережили тройной скачок от «механизации» к «электрификации», а затем к «информатизации». То, что сейчас происходит, — это четвертый прыжок от «автоматизации» к «интеллекту». Одной из основных технологий, способствующих этому переходу, является машинное зрение.
Оно наделяет холодное механическое оборудование способностью «видеть» и мудростью «судить».
Системы автоматизации без машинного зрения могут лишь повторять механические действия в соответствии с заданными процедурами.
Они не могут чувствовать изменения окружающей среды, не могут обнаружить дефекты продукции и не могут корректировать производственные ритмы в режиме реального времени. Интеллектуальные производственные линии, оснащенные машинным зрением, могут выполнять ряд сложных задач, таких как прецизионный контроль, управление позиционированием и контроль качества, работая на высокой скорости, поднимая эффективность и стабильность обрабатывающей промышленности на беспрецедентные высоты.
В системе машинного зрения промышленная линза служит первым проходом для сбора изображений, и ее оптические характеристики напрямую определяют, насколько четко и точно вся система может «видеть» «суждение» может быть. От контроля сварных швов на микронном уровне на контактах литиевых батарей до идентификации царапин на поверхности полупроводниковых пластин, от высокоточного измерения размеров автомобильных деталей до контроля уровня жидкости и посторонних веществ на линиях розлива фармацевтических бутылок — за каждым успешно реализованным проектом визуального контроля стоит оптическая линза, способная выдерживать суровые промышленные условия.
В этом узкоспециализированном сегменте рынка компания COOLENS вошла в цепочку поставок Apple в 2013 году. Ее доля рынка телецентрических линз превышает 20%, и она стала представительной силой в области отечественных устройств оптического изображения машинного зрения.
Машинное зрение — это технология, которая позволяет компьютерам «понимать» изображения и видеоданные.
Он сочетает в себе оптическую визуализацию, обработку изображений, распознавание образов и искусственный интеллект, что позволяет автоматизированным системам иметь возможности восприятия, аналогичные человеческому зрению, но со скоростью и точностью, намного превосходящими человеческие, без усталости и отвлечения внимания.
В промышленной среде машинное зрение обычно состоит из четырех основных частей: промышленных камер, оптических линз, источников света и программного обеспечения для обработки изображений.
Оптическая линза отвечает за точное сведение света из физического мира на датчик камеры, и качество ее изображения напрямую влияет на то, смогут ли последующие алгоритмы стабильно выдавать правильные результаты.
Связь между машинным зрением и автоматизированным производством можно сравнить с аналогией «глаз» и «тела».
Традиционные автоматизированные производственные линии могут выполнять действия только в соответствии с фиксированной временной последовательностью.
Они не могут обнаружить отклонение положения заготовки, оценить соответствие продукта требованиям или внести коррективы в режиме реального времени в зависимости от внешних воздействий.
Производственная линия, оснащенная машинным зрением, эквивалентна установке «глаз» и «мозга» для этого «тела», которое может собирать изображения, анализировать данные, выносить решения в реальном времени во время каждого производственного цикла и направлять привод для выполнения соответствующей компенсации движения или обработки сортировки.
Именно создание замкнутого цикла «восприятие-суждение-исполнение» делает возможным интеллектуальное производство: производственная линия больше не требует частого ручного вмешательства, стабильность качества продукции значительно улучшается, процент брака и затраты на доработку значительно снижаются, а данные всего процесса отслеживаются.
Согласно отраслевой статистике, после внедрения системы машинного зрения уровень обнаружения дефектов типичных производственных компаний может снизиться более чем на 80%, эффективность обнаружения увеличивается в 5–10 раз, а срок окупаемости инвестиций обычно составляет от 1 до 2 лет.
В процессе контроля качества автоматизированного производства обнаружение дефектов является одним из сценариев, который лучше всего отражает ценность машинного зрения.
Компания COOLENS создала многоуровневую матрицу линз для сценариев обнаружения дефектов, охватывающую весь диапазон точности: от макроскопического контроля внешнего вида до микроскопической идентификации дефектов.
Телецентрические линзы AOI серии DTCA являются основной линейкой продуктов компании и получили сертификат знаменитой высокотехнологичной продукции провинции Гуандун.
Серия DTCA24K специально разработана для линейного сканирования больших целевых поверхностей. Он поддерживает сверхбольшие целевые поверхности от Ø82 мм до Ø88 мм, с оптическим увеличением до 5 раз, значением NA до 0,25 и значением F до 4,8. Он может идеально соответствовать камерам с числом пикселей от 150 до 600 миллионов и камерам с линейной разверткой 24K.
Такая конфигурация дает значительные преимущества в таких важных сценариях, как проверка панелей большого размера и глобальная проверка внешнего вида пластин.
Серия DTCA35F представляет собой бителецентрический объектив со сверхвысоким разрешением микронного уровня, который идеально подходит для 65 миллионов камер с размером пикселей 3,2 мкм, 71 миллиона камер с пикселями 3,1 мкм и камер с линейной разверткой 8K5 мкм с максимальной числовой апертурой 0,19.
В высокоточных приложениях AOI, таких как обнаружение дефектов микронного уровня на поверхности экранов мобильных телефонов и выявление крошечных дефектов в мини-/микро-светодиодных чипах, эта серия линз устанавливалась партиями, эффективно заменяя импортную продукцию высокого класса.
Матричные бителецентрические объективы серии DTCM имеют двустороннюю телецентрическую конструкцию матричного типа. Полная серия охватывает диапазон поля зрения от 26 мм до 300 мм и подходит для различных промышленных камер с креплениями C/M/F от 1/2,5 дюйма до 150 миллионов пикселей.
При массовом производственном контроле автомобильных деталей и визуальном контроле печатных плат серия DTCM обеспечивает гибкое оптическое решение для обнаружения дефектов заготовок разных размеров благодаря своему богатому выбору.
Помимо обнаружения дефектов, измерение размеров является еще одной основной задачей машинного зрения в автоматизированном производстве. Телецентрические линзы COOLENS имеют естественное техническое соответствие в сценариях измерения размеров. Характеристика постоянного увеличения телецентрической линзы устраняет перспективную ошибку обычных линз, делая результаты измерений независимыми от пространственного положения измеряемого объекта.
В качестве примера возьмем серию пятимегапиксельных телецентрических объективов WWH. Эта серия имеет максимальное увеличение 10 и рабочее расстояние от 65 до 700 мм.
Версия V3 представляет собой телецентрический объектив с самым высоким индексом своего типа в отрасли и широко используется в таких сценариях, как измерение расстояния между контактами электронных компонентов и определение высоты контактов разъема.
В процессе руководства сборкой также незаменима роль машинного зрения. Усиленные антисейсмические линзы с фиксированным увеличением серии WWT компании COOLENS имеют суперантисейсмическую интегрированную конструкцию с внешним диаметром 26–40 мм и дополнительным рабочим расстоянием от 55 до 1000 мм. Он особенно подходит для установки на конце высокоскоростного роботизированного манипулятора.
Он по-прежнему может сохранять стабильность изображения в условиях вибрации и предоставлять надежные данные о местоположении для захвата роботом.
Кроме того, линза с двойным/тройным изображением представляет собой уникальную технологию COOLENS в области определения местоположения. Одна линза может обеспечить одновременное получение изображения в нескольких полях зрения и может использоваться в таких сценариях, как тестирование станции полупроводниковых датчиков, а также соединение и позиционирование пластин, которые требуют одновременного наблюдения под разными углами.
Это значительно упрощает оптическую структуру системы и позволяет избежать ошибок калибровки между несколькими камерами.
В таких отраслях, как производство электроники, сборка автомобилей и фармацевтическая упаковка, отслеживание полного жизненного цикла продукции стало жестким требованием для управления качеством. Компания COOLENS разработала системное решение для промышленных линз для чтения кодов.
Телецентрический объектив серии WWH имеет высококонтрастную оптическую конструкцию с низким уровнем искажений и встроенной коаксиальной подсветкой, которая может эффективно решить проблему считывания микрокода на сильно отражающих поверхностях, таких как металл, стекло и керамика.
Для кодов Data Matrix меньшего размера серия WWK телецентрических линз с разрешением в несколько миллионов пикселей обеспечивает самое высокое значение числовой апертуры в отрасли и может улавливать более мелкие детали элементов кода.
В сценариях автоматизации складирования и логистики объективы высокой четкости FA серии MFA компании COOLENS охватывают фокусное расстояние от 6 до 100 мм, поддерживают датчики размером от 1/1,8 до 1,2 дюйма и характеризуются низким уровнем искажений и высокой однородностью.
Они подходят для одновременного считывания нескольких штрих-кодов или QR-кодов в широком поле зрения для достижения эффективной сортировки и управления входом и выходом со склада.
В более продвинутых сценариях автоматизированного производства машинное зрение используется не только для статического контроля, но также участвует в замкнутом управлении динамическими процессами. Серия усиленных, ударопрочных объективов с фиксированным увеличением COOLENS WWT создана для таких динамичных сцен.
Его цельная антисейсмическая конструкция способна выдерживать непрерывную вибрацию, вызванную высокоскоростным движением роботизированной руки, гарантируя, что во время тысяч возвратно-поступательных движений в минуту внутренние оптические элементы объектива не будут смещаться, а изображение всегда останется четким.
Кроме того, COOLENS также предлагает плоские компактные линзы и линзы с поворотом оптического пути на 90°, которые специально разработаны для условий установки с ограниченным внутренним пространством оборудования.
Матрица продукции Shiqing Technology COOLENS охватывает многие быстрорастущие отрасли: от 3C-электроники, автомобилей, литиевых батарей, полупроводников до фотогальваники, фармацевтики, оптических модулей и других отраслей.
В отрасли есть много знаковых случаев его применения, таких как полный выход на производственную линию iPhone в цепочке поставок Apple с 2013 года и настройка телецентрических линз большого диаметра для южнокорейской LG в 2017 году.
В отличие от производителей оптики, которые просто поставляют «полочные продукты», COOLENS внедрила двухъядерную модель обслуживания «стандартизированные продажи + индивидуальные услуги».
На этапе предпродажи старшие консультанты по приложениям подробно общаются с клиентами и предоставляют бесплатную поддержку при проверке решения на ранней стадии;
на этапе настройки общие стандартные продукты могут быть доставлены в течение 3 рабочих дней, модификации выполняются в течение одного дня, а образцы предоставляются в течение 2 недель; На этапе послепродажного обслуживания предоставляется официальная гарантия сроком на один год и пожизненная профессиональная поддержка по техническому обслуживанию на заводе-изготовителе. Все инженеры по продажам отвечают онлайн 24 часа в сутки, а проблемы на месте возникают в течение 36 часов.
Внутренние сервисные центры компании расположены в Шэньчжэне, Хуэйчжоу, Сучжоу, Ухане, Сямыне, Тяньцзине и на Тайване, Китай, а ее зарубежные офисы расположены в Южной Корее, Японии и Германии. Ее бизнес охватывает более 15 стран и регионов по всему миру.
Долгосрочное сотрудничество с более чем 6000 клиентами, а также постоянный выбор лидеров отрасли, таких как Huawei, Foxconn, BYD, Han’s Laser и Luxshare Precision, подтвердили надежность ее технических возможностей и гарантийного обслуживания.
Машинное зрение меняет стандарты качества и модели управления для автоматизированного производства.
От обнаружения дефектов до измерения размеров, от считывания кода до управления роботом — промышленные линзы служат «первыми воротами» системы технического зрения, и их характеристики напрямую определяют верхний предел восприятия всей интеллектуальной производственной линии.
COOLENS стала важной силой в области отечественных устройств оптического изображения для машинного зрения благодаря полному спектру промышленных линз с матрицей от мегапикселей до 600 миллионов пикселей, уникальным преимуществам категории с телецентрическими линзами в качестве ядра и инженерному опыту, накопленному в отрасли в течение 18 лет.
Серийное применение ее продуктов в 3C-электронике, литиевых батареях, полупроводниках, автомобилях, фармацевтике и других отраслях промышленности, особенно ее опыт продолжения обслуживания ведущих мировых клиентов с момента входа в цепочку поставок Apple в 2013 году, дает отрасли эталон для отечественных оптических решений.
