Képfeldolgozás a termelésben – robotok és emberek kéz a kézben dolgoznak együtt

Immár nem csak a termelőiparnak, hanem az ott dolgozó alkalmazottaknak is segítséget nyújtanak a gépilátás kamerák. Azonban az automatizálás előrehaladtával még mindig elkerülhetetlen az ipari termelési feladatok során az emberek jelenléte. De ez nem azt jelenti, hogy az általuk végzett munkafolyamatok nem változnának meg az ipar 4.0 korában.

Industriemuseum_Chemnitz_-_moderne_Karosserieschweißanlage_mit_Industrierobotern

Az emberi hatékonyság növelhető a különböző munkaeszközökbe integrált intelligens gépi látásrendszerek segítségével. Ez ma már könnyen kivitelezhető, mivel a kamerák egyre kisebbek és könnyebbek lesznek: a nagy pontosságú ipari kamerák már bélyeg méretűek, súlyuk 30 g-nál is kevesebb, beleértve az optikát és a burkolatot is.

Ezek a kamerarendszerek rögzítik a tevékenységet, ellenőrzik az eredményeket, azonosítják a munkafolyamatokat, méréseket végeznek. A kapott információkat továbbítják a munkásoknak, például az általuk viselt kiterjesztett valóság szemüvegekre. Ezek a funkciók nagyban növelik a termelékenységet és a munkabiztonságot, valamint részletes, élő betekintést biztosítanak a menedzserek, gyártásvezetők számára.

Okos raktár az Ipar 4.0 szellemében- A gépi látás alapú intelligens targonca

A raktározásban használt vezető nélküli járművek jelenlegi generációi meglehetősen korlátozott tudásúak az előre definiált útvonalaik miatt, hiszen nem tudnak rugalmasan reagálni a változásokra. Magyarul, ha akadályba ütközik az útvonalán, nem képes kikerülni azt, egyetlen opcióként egy vészmegállást tud produkálni a váratlan kihívás előtt. Más példával élve, ha az elszállításra váró tárgy nincs pontosan az előre megadott helyre helyezve, a jármű nem képes felvenni azt, nem tudja a helyzetnek megfelelően módosítani mozgását. Hogy még rosszabb legyen a helyzet, ezek az járművek költséges orientációt segítő eszközöket igényelnek – mágneses szenzorokat, padlón lévő jelölő sávokat -, hogy tudják éppen merre járnak a raktárban

Ezek a korlátok időigényessé és költségessé is teszik a vezető nélküli szállító rendszerek bevezetését. Az ipar 4.0 új ígérete viszont az, hogy képes lesz felruházni a gépeket az ember azon veleszületett képességével, hogy önnállóan képesek irányítani magukat, mindenféle drága segédeszköz nélkül.

E koncepció szerint került fejlesztésre egy intelligens, vezető nélküli targonca, ami képes iránytítani magát az őt körbevevő környezet alapján. Ehhez szükséges egy kezdeti, ember vezette bemutató túra a létesítményben, ahol megtanulhatja környzezete minden részletét. Hang és gesztusvezérléssel is irányítható a jármű, ami megbízhatóan tudja megkülönböztetni a különböző rakodásra váró tárgyakat.

BAS1606_Success_Story_Industry_4.0_EN.pdf

Mivel a járművek irányítása meglehetősen egyszerű, akár egyetlen raktári munkás is elég több jármű együttes koordinálásához.

Alapvető elemei ennek az okos eszköznek a Basler kameragyár Time of Flight (ToF) technológiájú 3D kamerái, amikből 3 darab található minden járművön. Minden egyes kamera három dimenzóban rögzíti környezetét, ezzel biztosítva a helyes térlátást az eszköznek. Két kamera a targonca tetején kapott helyet, ezek szolgálják a jármű tájékozódását. Az intelligens targonca rögzíti a környzetében lévő tájékozódási pontokat, elkészítve a saját belső térképét, majd működés közben a fedélzeti ToF kamerák segítségével érzékelik az környezeti változásokat, például ha egy polcrendszer eleme más pozícióban van, akadály került a haladási útvonalára, és ezeknek megfelelő rakcióra képes, például kikerüli az akadályt és folytatja szokásos útját. A harmadik ToF kamera a targonca villáján kapott helyett, a polcokon lévő raklapok precíz felvételéhez. A kamera által biztosított 3D adat biztosítja, hogy a targonca villája első próbálkozásra fel tudja emelni a megcélzott raklapot, emberi segítség nélkül.

A korábbi rendszerekhez képest már nem lesz szükség a  rugalmatlan nyomkövetés miatti költség és időigényes kezdetei majd folyamatos konfigurációkra, ezzel jelentős megtakarítást tesz lehetővé a vásárlók számára. Ennek köszönhetően a vezető nélküli komissiózás hamarosan betörhet a kis és középvállalatok eddig még érintetlen piacára is.

Pepper, a robotpincér

Téged is szolgált már ki unott vagy bunkó pincér az étteremben? Ma már ez is elkerülhető, ha a feladataikat átadjuk  robotoknak, ahogy azt nemrég az ázsiai Pizza Hut éttermek is tették.

26653783415_6f71860afe_z

A humanoid robotok köszöntik a beérkező vendégeket, felveszik a rendelést és a fizetést is náluk lehet intézni. Ezekben a feladatokban egy fejlett gépi látás rendszer segíti a gépeket, kamerák vannak a robot szemében, homlokán, szájában, és alakfelismerő algoritmusok segítik az arc és tárgyfelismerésben. A akmerákon kívül természetesen számos szenzor, gyorsulásmérő és egyéb érzékelő is helyet kapott a testben az önálló működés érdekében.

Persze a jövőt senki sem tudja biztosan, a McDonalds egy korábbi vezetője például nem ért egyet a robotok ilyen szintű alaklmazásával, de azt ő se tudná megmondani, hogy az elkövetkező évek a robotok és csálingerek háborúját hozzák majd, vagy nemsokára már mi is egy mesterséges intelligánciával megáldott robotnak adjuk le a ránott hús megrendelésünket a sarki kifőzdében.

Okos Jövő – Képfeldolgozás az Ipar 4.0-ban

Képzeld el, hogy szeretnél új ruhát venni a szombati bulira. Ma bemész egy boltba, vagy megrendeled neten, előre megadott méretekben, jellemzően a jól ismert S-től XL-ig terjedő skálán. Ennek oka, hogy az alacsony gyártási költséget jelenleg a tömeggyártás által lehet elérni.

Most képzeld el, hogy néhány év múlva szeretnél új ruhát venni, és ehhez bemész egy ruhaüzletbe. Viszont a megszokott rakásig pakolt polcok helyett sok kis próbafülkét találsz. Belépve egy hatalmas, embernagyságű érintőkijelző fogad, amin magad tudod kiválasztani a neked tetsző ruhadarabot, és a fülkében lévő kamerák segítségével azonnal virtuálisan megnézni, miként mutatnál benne. A fülke kamerái azonban nem csak a virtuális ruhapróbában segítenek, hanem a háttérben futó képfeldolgozással lemérik a testméreteid, és rendelés esetén a pontosan rádszabott méretben készítik el a kiválasztott ruhát.

Image Processing in Industry 4.0   Vision Campus

Valahogy így nézhet majd ki az jövő az Ipar 4.0-ás gyártás esetén. A tömeggyártás helyett a hatékony adatfeldolgozás segítségével az egyedi gyártás felé tud majd elindulni az ipar, a költséghatékonyság megtartása mellet. Az Ipar 4.0 kifejezés a negyedik ipari forradalmat jelenti, aminek fő eleme és újdonsága a gyártóeszközök közötti kapcsolat és széleskörű adatkommunikáció. A cél egy önszervező és müködtetető, egyedi gyártás felé hajló hatékony gyártási folyamat, aminek alapját az átfogó adatgyűjtés és hatékony információcsere adja.

A képfeldolgozásnak döntő szerep juthat ezekben a rendszerekben a pontos információk meghatározása során. Ehhez a legfontosabb pont, hogy a kamerák egyre kisebbek és egyre megfizethetőbbé válnak, úgy, hogy teljesítményük egyre nő. Ahol korábban nagy és bonyolult rendszerekre volt szükség, ma kicsi és hatékony eszközök tudják ugyanazt, vagy jobb eredményt nyújtani.

Az ipari kamerák köré épített képfeldolgozó rendszerek már ma is kulcselemei a gyártásautomatizálásnak. A gyártás minden pontján – a nyersanyag vizsgálatnál, a gyártás monitorozásban, és a végső minőségellenőrzésnél is –  jelen vannak. Azonban a folyamatos fejlesztések, és az egyre bővülő gépek közötti kapcsolatok megnyitják a lehetőséget az Ipar 4.0 új alkalmazásai előtt.

Az Ipar 4.0 legnagyobb hatása, hogy az irányitás automatizálásával sok munkadarab nem csak nagy, hanem egészen kis darabszámok esetén is költséghatékonyan előállítható lesz. Egyik jó példa a fenti textilipari egyedi ruhagyártás, de jó példa lehet a személyre szabott fém tárgyak gyártása.

A gépi látás kamerák köré épült képfeldolgozó rendszer ebben az esetben például a tárgyak festése során segíthet. A ma használt automata festékszóró robotok előreprogramozott mozdulatsorokkal dolgoznak, de az ilyen előreprogramozott mouzdulatsorokat nagyon nehéz egyedi gyártás során hazsnostítani. A specifikációkban meghatározottaktól való eltérés elméletben lehetséges, azonban meglehetősen összetett feladat és könnyen pontatlan lehet. A gépi látás kamerák ezzel szemben helyben képesek a munkadarabok pontos mérésére, meghatározva alakját, pontos helyét és ezeknek megfelelően irányítani a szórófejeket. Ezzel párhuzamosan a festési munka eredménye is ellenőrizhető a kamerák által, akár egyszerű színellenőrzéssel, akár a felület fényvisszaverését vizsgáló összetett műveletekkel.

Az új rendszerekben különböző szenzorok adatai segíthetnek a megváltozott, vagy hibás eszközök korai detektálásában, majd az automatikus reagálásban (folyamat paramétereinek változtatása, nyersanyag cseréje, vagy javítás kérése). Ez a lehetőség a gyártóeszközökre és munkadarabokra egyaránt áll. A kamerák ezekben a folyamatokban fáradhatatlan ellenőrzését és vizsgálatát nyújtják a színnek, szerkezeti és geometriai tulajdonságoknak, akár nagyméretű darabok esetén is.

A gyártásban résztvevő alkalmazottaknak is előnyére válhatnak a gépi látás alkalmazások, hiszen bármennyire is előrehalad az automatizáslás, mindig szükség lesz az emberi érzékelésre és rugalmasságra. Azonban az eddgi munkafolyamatok változni fognak az Ipar 4.0-ban. A sisakba, vagy egyéb eszközökbe épített intelligens gépi látás rendszerekkel tovább lehet növelni a hatékonyságot, és ez egyre inkább lehetségessé válik, köszönhetően a már most is elérhető, akár bélyeg méretű, extra könnyű, házzal és optikával szerelt nagy pontosságú gépi látás kameráknak. A kamerákkal követni lehet a munkát, annak állapotát, minőségét, azonosítani az érzékeny beavatkozási pontokat, és továbbítani azokat az embernek, például egy kiterjesztett valósággal dolgozó okoszemüveg által.

 

Bárhogy is definiáljuk most, és alakul majd a jövőben, a képfeldolgozás és a gépi látás egy fontos és biztos pontja az Ipar 4.0 új alkalmazásainak.

Jibo, a mesemondó robot

Bár a gyártó százezer dollárt szeretett volna összegyűjteni az Indiegogo-n, már a nyáron megvolt az egymillió. Sok Kickstarter-es és hasonló kezdeményezésű projekttel ellentétben – úgy fest – a rajzfilmfigurákat felidéző robot nem csupán elkészült, de alaposan felkeltette a világ figyelmét.

Bár ez részben a kiváló promóciós videónak is köszönhető, de ha igaz, amit látunk, akkor Jibo az egyszerűségével igyekszik tarolni. A kis robot nem próbál humanoid lenni, nem tud járni, se tonnákat megmozgatni, és a mérete is mindössze 28 centiméter.

Talán a családi robot a legjobb kifejezés a kis Jibo-ra, aki gyenge akkumulátora miatt leginkább hálózatról való működésre lett kitalálva.  Jibo képes felismerni a családtagok arcát és azokat személyre szabott információkkal ellátni. Feje bármilyen irányba el tud fordulni, minden irányból érzékeli a hangokat, reagál az ölelésre és mesét mond a gyerekeknek, amiket még képekkel is illusztrál.

Az ügyintézést és mindennapokat segítő robotocska 2016 elején kerül forgalomba, de az előrendelők már 1 év múlva kézhez kaphatják Jobo-t.

Hordárrobot terepen

Korábban már írtunk Big Dog-ról, a négylábú robotról, melyet a Boston Dynamics fejlesztett ki. Most itt van teherhordó testvére, Alpha Dog, melyet már terepen tesztel az amerikai hadsereg.

A fejetlen, behemót harci robotot teherszállításra használják, akár 180 kilót képes magával cipelni mindenféle terepen. Nagy hátránya viszont, hogy nem árt egy füldugó a közelében, annyira hangos – igaz, van halk üzemmódja is, de ebben az esetben a sebessége csökken le drasztikusan.

A Stephen King regény után Cujo névre keresztelt robot fejlesztése már a Google vezetése alatt fejeződött be, már amennyire befejezettnek tekinthető. A tulajdonosi kör változása azon nem változtatott, hogy a cég továbbra is az amerikai hadsereg beszállítója maradt.

Feje ugyan nincs a mechanikus harci ebnek, de szeme azért igen. A gépilátásért felelős eszközt egy szetero digitális kamera látja el, emellett pedig lézeres távérzékelővel is fel van szerelve. Képességei közé tartozik még az emberi katonák követése és megfigyelési adatok szolgáltatása is.

Szóval a cucc nem rossz, de egyelőre egy néma öszvér majdnem többet tud, és annak még feje is van.

Robotfölde

És most nem Gyűrűk Ura Star Wars hibridről van szó, hanem egy EU által finanszírozott elég menő projektről.

A RoboEarth egyelőre tesztfázisban van, és ha le akarjuk fordítani, miről is van szó, akkor egy robotok számára optimalizált world wide webet kell elképzelnünk. Szerencsére Artur Ditu és társai nem Warcraftozásra fogják használni a sajátos világhálót, hanem egy központi agyként kezelik majd azt.

Egyelőre a holland Eindhoven Műszaki Egyetemen teszteli négy egészségügyi robot a rendszert. Egy kórházi szobának berendezett helyen mozognak a betegeket ellátni képes droidok, tapasztalataikat pedig feltöltik a webes adatbázisba, amit aztán társaik le tudnak tölteni, így például, ha egy robot a szenzoraival begyűjt egy adott szobáról információkat, egy másik robot képes lesz szintén kiigazodni az adott helységben, anélkül, hogy előtte járt volna benne. És persze ugyanígy egy-egy feladat végrehajtását is megtanulhatják egymástól.

További jó a dologban, hogy a központi agy csökkenti a robik saját vezérlőkomputereinek terhelését is.

A videó megtekintése 12 év felettieknek nem ajánlott: