کاربرد پردازش تصویر در صنعت خودرو

امروزه تقریباً هیچ فرآیند تولیدی بدون پردازش تصویر ممکن نیست. پردازش تصویر صنعتی یک فرآیند اصلی در صنعت خودرو است که موجب ارتقا و بهبود فرآیندهای متعدد می‌شود. امکانات کاربردی پردازش تصویر در صنعت خودرو بسیار زیاد است. استفاده از فن‌آوری‌های دید سه بعدی به اتوماسیون در حین فرآیند تولید کمک می‌کند. در ادامه کارآیی پردازش تصویر در مراحل مختلف صنعت خودرو توضیح داده شده است.

فن‌آوری کلیدی پردازش تصویر در صنعت خودرو
دوربین ها و سیستم‌های پردازش تصویر در تمامی قسمت‌های دنیای خودروسازی وجود دارند. برای کنترل کیفیت در خط تولید خودرو باید سیستم‌های پردازش تصویر، موقعیت مکانی و تغییرات میکرومتری از مقدار هدف را با سرعت بالا تشخیص دهند.

سیستم‌های تصویربرداری هوشمندی نیز در خودرو تعبیه می‌شود که هنگام رانندگی، هدایت ترافیک یا آزمایشگاه‌های تصادف و تونل‌های باد قابلیت‌های مختلفی را به فرد راننده ارائه می‌دهد. متخصصان هنگام بررسی کیفیت خودروی ساخته شده در آزمایشگاه تصادف، به طور غیرارادی چشمان خود را می‌بندند و دوربین‌های پرسرعت صحنه‌های کاملاً روشن را از هر منظر قابل تصوری، چه در خارج و چه در داخل خودرو، از محفظه‌ها و وسایل الکترونیکی می‌گیرند. هزاران تصویر در هر ثانیه و در هر دوربین اخذ می‌شود که به مهندسان این فرصت را می‌دهد تا بتوانند تمام جزئیات تغییر شکل بدنه خودرو در حین آزمایش را با کیفیت HD در اختیار داشته باشند.

صنعت خودرو و سیستم های پردازش تصویر
سیستم‌های پردازش تصویر در صنعت خودرو با به‌کارگیری دوربین‌های پرسرعت، تجزیه و تحلیل دقیق عیوب را امکان‌پذیر می‌سازند، به‌ویژه در حین برخی از فرآیندهای تولید خودرو که قطعات بسیار سریع حرکت می‌کنند. برای فرآیندهای پرسرعت، دوربین‌ها برتری و دقت زیادی دارند و برای تولیدات سرعت معمولی، کنترل کیفیت و کنترل فرآیند تولید سیستم‌های تصویربرداری و پردازش تصویر مختلفی استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها، سطوح درخشان را در طول شبانه‌روز بررسی کرده، خطای مونتاژ را با دقت میکرومتر کاهش می‌‌دهند و مدارهای بدون نقص (تراشه‌ها و میکروکنترلرها) را تضمین می‌کند.

عدم وجود خطا
برای خودروسازان، هر خطا مترادف با هزینه مالی و جانی گزافی است. سیستم‌های پردازش تصویری که مجهز به دوربین و لیزر هستند، ایجاد شفافیت شیشه‌ای در خودرو می‌کنند که مانند پردازش تصویر برای موادی شیشه‌ای، فرآیند دشواری خواهد بود.

متنوع‌ترین دوربین‌ها با به کار گرفتن سنسورهای نوری از طیف موج کوتاه فرابنفش (UV) تا نور مرئی و مادون قرمز (IR) و تراهرتز (Thz) را شامل می‌شوند. برای نقاشی خودرو از این دوربین‌ها برای اندازه‌گیری لایه‌های رنگ به ضخامت میکرومتر استفاده می‌شود. سازندگان موتور خودرو نیز برای افزایش دقت در فرآیندهای تزریق و احتراق که برای چشم انسان پنهان است، نیز از این دوربین‌ها بهره می‌گیرند.

مهندسان آیرودینامیک از سیستم‌های دوربین در تونل‌های باد استفاده می‌کنند تا حتی کوچک‌ترین تلاطم قابل مشاهده و قابل تحلیل را نشان دهند. همین‌طور برای سازندگان قسمت‌های داخلی خودرو، از سیستم‌های لیزری نیز در ساخت لاستیک و بدنه خودرو، برای تعیین محل و اندازه‌گیری منبع و میزان ارتعاشات و صدای ناشی از ساختار استفاده می‌کنند. همه این کاربردهای سیستم‌های پردازش تصویری نه تنها برای تشخیص، بلکه برای اندازه‌گیری و ارزیابی و تایید مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسورها و دوربین‌های اپتیکال
سنسورها و دوربین‌های اپتیکال با تشخیص زودهنگام، اجزای معیوب و محصولات نیمه تمام را فوراً از فرآیند خط تولید خارج می‌کنند تا آن‌ها مورد پردازش تصویر دقیق‌تر و بررسی بیش‌تر قرار دهند و در نهایت قطعات شامل عیوب غیر قابل رفع و ضایعات را حذف ‌کنند. علاوه بر تجزیه و تحلیل سیستماتیک، الگوهای خطا را در مرحله اولیه مشخص و برجسته می‌کنند تا فرآیندهای مختلف با کمترین میزان خطا و واریانس انجام شوند. همچنین مدیران تولید می‌توانند تعیین کنند که سیستم‌‌ها چه زمانی زنگ هشدار را به صدا در‌آورند. مهم‌تر از همه، سیستم‌های پردازش تصویری، کنترل کیفیت را در تمام ساعات شبانه‌روز تضمین می‌کنند.

رباتیک و پردازش تصویر در صنعت خودرو
ربات‌های هدایت مسیر سه‌بعدی، انعطاف‌پذیری را در فرآیندهای کاملاً خودکار افزایش می‌دهند. دوربین‌های تعبیه شده ویژگی‌های مختلف را تشخیص می‌دهند. سپس نرم‌افزارهای پردازش تصویر از این داده‌ها برای محاسبه مکان فعلی و اقدام برای پیش‌بینی مکان آتی استفاده می‌کنند. به این ترتیب، ربات‌ها در صورت لزوم جهت خود را تشخیص و تغییر می‌دهند. در اینجا، هدایت رباتیک سه بعدی فقط باید پارامتری شود.

سیستم‌های ماژولار با سنسورها و پردازنده‌های مختلف دوربین تا متنوع‌ترین فرآیندها مقیاس‌پذیر هستند. از آنجایی که هدایت رباتیک سه بعدی، یک فرآیند کاملاً کنترل شده است که از نظر سرعت و دقت بسیار پیچیده‌تر و برتر از عملیات دستی است، اندازه‌گیری‌های فرآیند را می‌توان با داده‌های CAD تطبیق داد.

پردازش تصویر سه‌بعدی در صنعت خودرو
پردازش تصاویر سه بعدی بر اساس فرآیندهای مختلفی مانند سیستم‌های دوربین چندگانه در سه نوع mono ،stereo و clustered موجود است. علاوه بر این، سنسورهایی براساس تشخیص عکس‌های ترکیبی (PMD) وجود دارند. این سیستم‌ها امواج نوری با فرکانس بالا منتشر می‌کنند. به محض این‌که این امواج توسط سطوح اجزا منعکس می‌شوند، توسط تجهیزات نوری و اپتیکی ویژه به تراشه حساس به نور منتقل می‌شوند. بدین ترتیب فاصله تا هر نقطه از سطح را می‌توان محاسبه کرد.

تفاوت نسبت به تصویر مرجع به منظور تسریع در محاسبات تعیین می‌شود. سیستم سنسوری بدین ترتیب یک تصویر سه بعدی بسیار دقیق تولید می‌کند. سایر فرآیندها از محاسبه زاویه دید فضایی استفاده می‌کنند. در حالی که دوربین‌های تک (mono) هر شش درجه آزادی را تنها با استفاده از سه ویژگی متمایز یک جسم سه بعدی محاسبه می‌کنند. سیستم‌های استریو (stereo)، مشابه بینایی انسان، می‌توانند براساس تفاوت‌های موجود در تصاویر دو دوربین، خود را از نظر فضایی کالیبره کنند.

سیستم‌های خوشه‌ای (clustered) بر طرح‌ریزی خطوط بر روی اشیا متکی هستند. این خطوط مختص اندازه‌گیری منحنی‌ها برای تطابق با خطوط اجزا هستند. بنابراین، ترکیب چندین دوربین در یک خوشه سنسور، امکان تعیین مختصات سه بعدی اجسام بزرگ را با درجه بالایی از دقت فراهم می‌کند.

موارد خاص برای پردازش تصویر در صنعت خودرو
برای سیستم های پردازش تصویر در صنعت خودرو، سطوح براق یک چالش هستند. برای مقابله با این چالش، توسعه دهندگان از یک ترفند استفاده می‌کنند؛ آن‌ها از منابع نوری ویژه برای قرار دادن الگوها بر روی سطوح استفاده کرده و اعوجاج آن‌ها را قادر می‌سازد تا انحنای دقیق اجسام سه بعدی را تعیین کنند.

تکنیک‌های انحراف سنجی به دقت اندازه‌گیری چند هزارم دیوپتر دست می‌یابند. برای کنترل کیفیت تنوع رو به رشد مانند شکل پنجره خودرو یا برای نظارت بر رنگ در زمان واقعی (real-time) در خط تولید، سیستم‌ها سرعت بازرسی سطح دو بعدی را با دقت فرآیند اندازه‌گیری سه بعدی ترکیب می‌کنند.

سیستم پردازش تصویر تعبیه شده در خودرو
پردازش تصویر تنها خود را در تولید خودرو تثبیت نکرده است. دوربین‌های دنده عقب از آسیب بدنه خودرو محافظت می‌کنند. در شب، دوربین‌های مادون قرمز نسبت به موانع بدون نور و عابران پیاده که لباس‌های تیره بر تن دارند در جاده هشدار می‌دهند. دوربین‌های استریو و سنسورهای لیزری فاصله تا وسایل نقلیه پیش‌رو را اندازه‌گیری می‌کنند، حیواناتی را که ناگهان به جاده می‌روند را تشخیص می‌دهند و در نتیجه پایه‌ای را برای سیستم‌های کروز کنترل و دستیارهای ترمز اضطراری ایجاد می‌کنند.

وسایل نقلیه آزمایشی بدون راننده در حال حاضر بدون مشکل در ترافیک شهری، رانندگی در بزرگراه‌ها، انجام سبقت و مانورهای ترمز کاملاً ناآماده، و همچنین سفر در مسیرهای فرعی، حرکت و مسیریابی می‌کنند. در اینجا نیز کلید پیشرفت، ترکیب سنسورهای نوری و پردازش هوشمند تصویر است. استفاده از سیستم‌های تصویربرداری در مراکز مدیریت ترافیک و در نهایت کنترل سرعت پلیس نیز به همین ترتیب است. «جعبه‌های دوربین سرعت» سبز قدیمی با یک دوربین با سیستم‌های لیزری مدرن که قادر به نظارت بر چندین خط به طور همزمان هستند جایگزین شده‌اند و در نتیجه رانندگان شهری با سرعت بالا را تشخیص می‌دهند.