德國(guó)政府部門和制造業(yè)領(lǐng)域的專家普遍將制造業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步描述為工業(yè)革命的四個(gè)階段,。
“工業(yè)1.0”,。18世紀(jì)60年代至19世紀(jì)中期,,通過水力和蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)的工廠機(jī)械化可稱為“工業(yè)1.0”,。這次工業(yè)革命的結(jié)果是機(jī)械生產(chǎn)代替了手工勞動(dòng),,經(jīng)濟(jì)社會(huì)從以農(nóng)業(yè),、手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型到了以工業(yè)以及機(jī)械制造帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式,。
“工業(yè)2.0”,。19世紀(jì)后半期至20世紀(jì)初,,在勞動(dòng)分工的基礎(chǔ)上采用電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)可稱為“工業(yè)2.0”,。這次工業(yè)革命,通過零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離,,開創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式,。
“工業(yè)3.0”。始于20世紀(jì)70年代并一直延續(xù)到現(xiàn)在,電子與信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,,使得制造過程不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,,可稱為“工業(yè)3.0”。自此,,機(jī)器能夠逐步替代人類作業(yè),,不僅接管了相當(dāng)比例的“體力勞動(dòng)”,還接管了一些“腦力勞動(dòng)”,。
“工業(yè)4.0”,。德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為,未來10年,,基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,,CPS)的智能化,將使人類步
入以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命,。產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的模塊集成,,將形成一個(gè)高度靈活、個(gè)性化,、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式,。
工業(yè)4.0時(shí)代的到來,以及人工智能的發(fā)展給人們生活生產(chǎn)帶來及大改變,,在信息化技術(shù)的支持下,,工業(yè)4.0與人工智能正碰撞出不一樣的火花!
工業(yè)4.0時(shí)代的紡織品生產(chǎn)方式或許會(huì)與之不同,,它將通過有效的數(shù)據(jù)處理,,提供定制性的個(gè)性商品??蛻粢坏Q定選擇哪個(gè)模型,,圖像處理系統(tǒng)(機(jī)器視覺系統(tǒng))就會(huì)對(duì)其各項(xiàng)維度進(jìn)行測(cè)量。
1,、如何定制個(gè)人商品,?
想買一條長(zhǎng)褲?可能你正在去商店的路上,,或者正在網(wǎng)上根據(jù)從S到XL的標(biāo)準(zhǔn)尺碼進(jìn)行挑選,。這些大批量的生產(chǎn)造就了單位貨物的成本下降。
工業(yè)4.0時(shí)代人工智能將成主角
工業(yè)4.0時(shí)代的紡織品生產(chǎn)方式或許會(huì)與之不同,,它將通過有效的數(shù)據(jù)處理,,提供定制性的個(gè)性商品??蛻粢坏Q定選擇哪個(gè)模型,,圖像處理系統(tǒng)(機(jī)器視覺系統(tǒng))就會(huì)對(duì)其各項(xiàng)維度進(jìn)行測(cè)量。
具體測(cè)試形式可能是,,在一個(gè)小更衣室中放置四個(gè)攝像頭,,拍攝身體每一邊的圖像。軟件控制測(cè)量操作,,并決定隨后生產(chǎn)衣物時(shí)的剪裁方式,。接下來的生產(chǎn)過程會(huì)自動(dòng)進(jìn)行,直至包括運(yùn)輸環(huán)節(jié),。
未來的時(shí)裝屋將不再擺滿幾柜子的商品,,而是通過提供大量的虛擬選擇和快速可靠的生產(chǎn)流程來為客戶服務(wù)。
2,、工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)怎樣讓這種未來式的生產(chǎn)流程走入現(xiàn)實(shí),?
圍繞工業(yè)攝像機(jī)構(gòu)建的圖像處理系統(tǒng),早就是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的組件,。在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,,為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效和高質(zhì),在包括原材料檢測(cè),、生產(chǎn)過程監(jiān)控(如瑕疵檢測(cè)),、最后檢查和質(zhì)保等環(huán)節(jié)中,圖像處理系統(tǒng)都是不可或缺的,。
工業(yè)4.0這個(gè)詞,,代表著工業(yè)生產(chǎn)中新興的處理模式和組織形式。它的核心要素就是,,網(wǎng)絡(luò)化及更廣泛的數(shù)據(jù)通信,。其目標(biāo)是,基于全面的數(shù)據(jù)搜集和有效的信息交互,,達(dá)到自組織的,、深度定制化的高效生產(chǎn)。
圖像處理技術(shù)在決定特定信息時(shí),,起著決定性作用,。需要注意的是,在相機(jī)性能提升的同時(shí),,其體積越來越小,,價(jià)格也逐漸降低。如今的相機(jī)系統(tǒng)小而高效,,與之前大個(gè)頭的復(fù)雜相機(jī)相比,,功能不相上下,甚至更加出色,??萍嫉倪M(jìn)步,,再加上網(wǎng)絡(luò)化的不斷擴(kuò)展,為工業(yè)4.0時(shí)代的應(yīng)用多樣化帶來了更大的可能性,。
3,、小數(shù)額生產(chǎn)的新機(jī)遇
工業(yè)4.0時(shí)代的一個(gè)重要影響在于,由于使用控制自動(dòng)化技術(shù),,不管是大批量生產(chǎn)還是非常小量的生產(chǎn),,很多工件都能被低成本地生產(chǎn)——“批容量為1”這個(gè)說法已屢見不鮮。這方面的例子包括上面提到的紡織品生產(chǎn),;還有就是根據(jù)客戶指定規(guī)格進(jìn)行金屬物件的單獨(dú)設(shè)計(jì)生產(chǎn),,如郵箱、欄桿等,。
但是,,精準(zhǔn)的工業(yè)攝像機(jī)系統(tǒng)怎樣為這一切提供服務(wù)?
可以想象一下,,這種系統(tǒng)可用于為新生產(chǎn)的金屬部件進(jìn)行涂層,。基于提前編程好的上色流程,,自動(dòng)噴嘴得以正常工作,。傳統(tǒng)生產(chǎn)中,提前規(guī)劃好預(yù)設(shè)程序是非常困難的,。而原則上,,根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)格,決定預(yù)設(shè)程序則有可能實(shí)現(xiàn)的,。然而,,計(jì)算好最終的噴射模式有著高度復(fù)雜性和不確定性。
與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同,,工業(yè)相機(jī)可以當(dāng)場(chǎng)做出精準(zhǔn)測(cè)量,,決定產(chǎn)品形狀、位置,,并以此信息指揮噴槍臂,。同時(shí),也可以從光學(xué)方面對(duì)涂層效果進(jìn)行控制,,比如評(píng)估著色度,,或者檢測(cè)涂層復(fù)雜的反射指數(shù)。這些控制數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)地進(jìn)入到控制單元中,。這樣的自動(dòng)化圖層系統(tǒng)同樣也可成為自我學(xué)習(xí)系統(tǒng),。基于之前處理的經(jīng)驗(yàn),,新的組件如果與之相似,,則可更高效地處理,。
4、相機(jī)是不知疲倦的流程審核員
傳感器數(shù)據(jù)可以用來輔助檢測(cè)設(shè)備行為的變動(dòng)與瑕疵,,并自動(dòng)生成應(yīng)對(duì)措施(比如改變處理參數(shù),,要求更換材料或打服務(wù)電話等)。這種功能不僅適用于生產(chǎn)器械,,也可用于已完工的產(chǎn)品上,。工業(yè)攝像機(jī)不知疲倦地審核大小工件和產(chǎn)品的顏色,,結(jié)構(gòu),,幾何形狀等特性參數(shù),確定產(chǎn)品的正確性或?qū)ζ溥M(jìn)行糾偏,,因此起著至關(guān)重要的作用,。潤(rùn)滑度,磨損度和生銹情況等“軟因素”也會(huì)納入工業(yè)攝像機(jī)的操作機(jī)制中,,并為企業(yè)的資源規(guī)劃系統(tǒng)供給數(shù)據(jù),。
5、生產(chǎn)中的圖像處理——機(jī)器人與人類并肩合作
生產(chǎn)員也會(huì)從工業(yè)攝像機(jī)中獲益,。無論自動(dòng)化取得怎樣的進(jìn)步,,工業(yè)生產(chǎn)中人類總有一席之地,原因很多:包括“人”的感官能力,,靈活性,,承受能力等。
盡管如此,,未來的生產(chǎn)流程仍會(huì)產(chǎn)生變化,,而這也正是工業(yè)4.0所代表的一部分。通過將智能機(jī)器視覺系統(tǒng)集成到頭盔,,衣物,,工具中,人類工作效率得以提高,。而且,,這在科技上完全可行。因?yàn)橄鄼C(jī)正在越來越小巧和輕便,,現(xiàn)在已經(jīng)有一些高精度的迷你工業(yè)攝像機(jī),,只有郵票那么大,而且加上鏡頭和套管不到30g,。這些視覺系統(tǒng)記錄工業(yè)活動(dòng)和工作狀態(tài),,審核產(chǎn)出結(jié)果,確定合理的后續(xù)步驟或其他信息,,并將此類信息傳送給人類,,或許“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”的智能眼鏡上的自動(dòng)通知就屬于此類功能,。因此,視覺系統(tǒng)的這些功能能夠促進(jìn)生產(chǎn)材料的及時(shí)供應(yīng),,并進(jìn)一步增加生產(chǎn)力,。
總結(jié)
不管當(dāng)今如何定義“工業(yè)4.0”,在未來的生產(chǎn)和商業(yè)流程中,,圖像處理至關(guān)重要,。預(yù)計(jì)將會(huì)實(shí)現(xiàn)基于圖像處理系統(tǒng)的應(yīng)用,更多和更新的高效商業(yè)模式將會(huì)出現(xiàn),,基于廣泛的數(shù)據(jù)搜集和視覺識(shí)別的信息,,生產(chǎn)將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、自組織,,基于操作流程中高度網(wǎng)絡(luò)化的視覺系統(tǒng),,生產(chǎn)將會(huì)更高效。