Machine Vision là gì?

Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, nơi tốc độ, độ chính xác và hiệu suất sản xuất được đặt lên hàng đầu, công nghệ Machine Vision (Thị giác máy) đang dần trở thành yếu tố cốt lõi trong quá trình tự động hóa thông minh. Machine Vision giúp doanh nghiệp phát hiện lỗi, kiểm tra chất lượng, định vị sản phẩm và tối ưu quy trình một cách toàn diện. Không chỉ ứng dụng mạnh mẽ trong sản xuất công nghiệp, công nghệ này còn đang mở rộng sang các lĩnh vực như y tế, nông nghiệp, logistics… tạo nên bước tiến đột phá trong việc nâng cao chất lượng và giảm thiểu chi phí vận hành.

1. Machine Vision là gì?

Machine Vision là một hệ thống sử dụng cảm biến (máy ảnh), xử lý kỹ thuật toán phần cứng và phần mềm để tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra trực quan phức tạp hoặc trần tục và hướng dẫn chính xác thiết bị  xử lý trong quá trình lắp ráp sản phẩm. Các ứng dụng bao gồm định vị, xác định, xác minh, đo lường và phát hiện lỗ hổng.

Một hệ thống Machine Vision sẽ hoạt động không mệt mỏi khi thực hiện kiểm tra trực tuyến 100%, dẫn đến chất lượng sản phẩm được cải thiện, năng suất cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn, Sự xuất hiện sản phẩm nhất quán và chất lượng tạo nên sự hài lòng của khách hàng.

Một hệ thống Machine Vision bao gồm: Cảm biến (máy ảnh), động cơ xử lý (thiết bị quan sát) hiển thị và truyền đạt kết quả, cùng hệ thống dây cáp kết nối.

Hệ thống Machine Vision dựa vào các cảm biến kỹ thuật số được bảo vệ bên trong máy ảnh công nghiệp có quang học chuyên dụng để thu được hình ảnh, phần cứng và phần mềm xử lí, phân tích, đo lường các đặc điểm khác nhau để ra quyết định.

Machine Vision giúp tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra phức tạp

2. Ứng dụng của Machine Vision

Các ứng dụng của Machine Vision phụ thuộc vào những ngành công nghiệp và môi trường sản xuất khác nhau, các ứng dụng điển hình bao gồm: Kiểm tra chất lượng thành phẩm sau cùng, Kiểm tả bộ phận động cơ, Kiểm tra nhãn trên sản phẩm, Kiểm tra lỗi thiết bị y tế, Hướng dẫn cho Robot, Xác minh mã datamatrix, Kiểm tra hướng của linh kiện, truy xuất nguồn gốc sản phẩm, kiểm tra bao bì, kiểm tra vết Laser và vết cắt, kiểm tra lọ thuốc, kiểm tra gói thực phẩm, đọc mã vạch, xác minh các thành phần thiết kế.

Cụ thể Machine Vision cung cấp các chức năng:

Bảo trì tiên đoán: là quá trình sử dụng máy móc và thiết bị loT để giám sát dữ liệu trên máy móc và linh kiện, thường sử dụng cảm biến để thu thập điểm dữ liệu và xác định tín hiệu hoặc thực hiện hành động khắc phục trước khi tài sản hoặc linh kiện bị hỏng.

Kiểm tra lỗi bao bì trong sản xuất: khi các sản phẩm đi qua dây chuyền sản xuất, thì hình ảnh của chúng sẽ được chụp lại và chuyển đến trung tâm phân tích dữ liệu hình ảnh bằng phần mềm xem các sản phẩm có đồng đều về chất lượng và kích thước, các chỉ số khác hay không.

Đọc mã vạch: trong quá trình cần đọc bảng mạch, , một số bảng mạch giống hệt nhau được in trên một bảng lớn, mỗi mạch sau đó được tách ra để kiểm tra lần cuối, khi đó Machine Vision đã được phát triển để đọc mã vạch- là các mã định danh duy nhất của mỗi mạch có trên bảng PCN.

Theo dõi khiếm khuyết: Machine vision cho phép các nhà sản xuất phân biệt giữa các loại khiếm khuyết khác nhau, phân biệt lỗi và loại bỏ các yếu tố gây hại, cải thiện chất lượng sản phẩm.

Cải thiện an toàn lao động: Tính năng nay giúp nhiều công ty có thể ứng dụng trong việc cải thiện các dịch vụ quản lý công trường lao động, an toàn và hiệu quả.

Machine Vision cho phép nhà sản xuất phân biệt lỗi và loại bỏ yếu tố gây hại

3. Lợi ích Machine Vision

- Cải thiện chất lượng và năng suất, trong khi giảm chi phí sản xuất.

- Machine Vision cung cấp thông tin đầy đủ hơn và kiểm soát quá trình chặt chẽ hơn.

- Giúp cho doanh nghiệp sản xuất linh hoạt, tăng chất lượng đo lường kỹ thuật  từ đó tăng năng suất cho các nhà máy.

- Machine Vision giúp thay đổi được lập trình trước vì vậy giúp cho thời gian ngừng hoạt động của máy ít hơn và giảm thời gian thiết lập.

- Machine giúp kiểm soát chi phí, giảm tỷ lệ phế liệu, kiểm soát hàng tồn kho thông qua việc phát hiện các sai xót sớm, hệ thống nhận dạng ký tự quang học.

- Ngoài ra, Machine vision còn giúp DN giảm diện tích sản xuất nhờ hệ thống Vision tốt hơn so với nhà điều hành.

4. Nguyên lý hoạt động của Machine Vision

• Thu thập dữ liệu - Ghi nhận hình ảnh từ camera, video hoặc cảm biến.
• Tiền xử lý dữ liệu - Loại bỏ nhiễu, chuẩn hóa độ sáng để đảm bảo dữ liệu đầu vào chất lượng.
• Phân đoạn ảnh - Tách các đối tượng trong ảnh để dễ dàng nhận diện.
• Trích xuất đặc trưng - Lấy các đặc điểm như hình dạng, màu sắc, kích thước...
• Phân loại đối tượng - Áp dụng các thuật toán logic hoặc AI để xác định và phân nhóm đối tượng..
• Tổng hợp kết quả - Đưa ra đánh giá cuối cùng: kiểm tra lỗi, phân loại, hoặc điều khiển thiết bị tự động.

5. Các thiết bị chính của hệ thống Machine Vision

Hệ thống ánh sáng đóng vai trò quan trọng đối với mỗi quy trình kiểm tra của Machine Vision

6. Vai trò ánh sáng trong Machine Vision

Màu sắc:

Ánh sáng trắng: tập hợp của các bước sóng nhìn thấy được, dùng cho phần lớn các ứng dụng

Ánh sáng đơn sắc nhìn thấy được: dùng cho một số ứng dụng cần một màu sắc nhất định

UV: chủ yếu dùng để kiểm tra keo, mỡ, bụi

NIR: dùng để triệt tiêu một số loại mực in hoặc nhìn xuyên qua một số vật liệu

SWIR: dùng để nhìn xuyên qua một số vật liệu hoặc phân loại các vật liệu/dung dịch khác nhau

RGB: đèn có thể đổi màu, kiểm tra các sản phẩm có màu sắc không cố định

Góc chiếu:

Chiếu gián tiếp từ nhiều góc: tạo ánh sáng đều trên toàn bộ bề mặt cần kiểm tra, hạn chế chói

Góc cao: làm rõ các vết không phẳng trên bề mặt, độ sáng lớn

Góc thấp: làm rõ các vết không phẳng trên bề mặt, độ sáng thấp, hạn chế chói

Góc ngược (backlight): làm rõ biên dạng sản phẩm

7. Tầm quan trọng của Machine Vision trong Công nghiệp 4.0

Trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, Machine Vision trở thành giải pháp cốt lõi giúp doanh nghiệp hiện đại hóa sản xuất, đối mặt hiệu quả với những thách thức như thiếu hụt lao động, yêu cầu chất lượng cao, và tốc độ thị trường ngày càng tăng.

Vai trò nổi bật:

• Tự động hóa kiểm tra chất lượng: Kiểm tra chính xác, liên tục 24/7 bằng camera và thuật toán xử lý hình ảnh.
• Giảm phụ thuộc lao động thủ công: Tăng độ chính xác, giảm lỗi chủ quan và rủi ro tai nạn.
• Tăng tốc độ đáp ứng thị trường: Kiểm tra nhanh hơn, dễ dàng tích hợp vào dây chuyền tự động.
• Nâng cao hiệu suất thiết bị (OEE): Giảm dừng máy, giảm lỗi, tăng truy xuất và tối ưu chi phí.

8. RTC Technology cung cấp giải pháp tổng thể về Machine Vision

Đối với công nghệ xử lý ảnh công nghiệp Machine Vision, việc xử lý hình ảnh trong sản xuất lại trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết với các công nghệ hiện đại,nhiều quy trình nổi bật như Inspection (Kiểm tra), Robot Guide (Robot hướng dẫn), Gauge/ Measurement (Đo lường), Identification (nhận dạng), tất cả đều được áp dụng công nghệ Deep Learning Algorithm (thuật toán học máy). Tuy khác nhau về mỗi quy trình kiểm tra, nhưng đều mang đến hiệu quả tối đa: 

8.1. Inspection – Kiểm tra

Hệ thống Machine Vision có thể tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra thị giác phức tạp hoặc đơn giản và hướng dẫn chính xác thiết bị trong quá trình sản xuất sản phẩm đặc biệt là trong ngành linh kiện điện tử

Bằng việc áp dụng công nghệ AI + Deep learning,  để giúp kiểm tra hình dạng linh kiện, và xác nhận đúng mẫu linh kiện, chất lượng kể cả trong trường hợp mẫu linh kiện có gặp trục trặc để phòng tránh những tình huống không đáng có như lỗi xước, bẩn, thiếu, lệch.  

Đặc biệt, với máy AOI giúp kiểm linh kiện bo mạch đủ hay thiếu linh kiện trên PCB, có đúng chủng loại, chất lượng có đạt tiêu chuẩn. Các mối hàn trên linh kiện cũng là một chi tiết được kiểm tra chặt chẽ khi Machine Vision giúp kiểm tra các mối hàn có bị tràn ra ngoài hay bị lộ chân pin linh kiện hàn

8.2. Robot Guide – Robot hướng dẫn bằng thị giác

Robot hướng dẫn bằng thị giác (Robot Guide)  là thuật ngữ chung cho các hệ thống thị giác máy và xử lý hình ảnh được sử dụng để phát hiện vị trí và kiểm tra với Robot công nghiệp

Những Robot Guide này được trang bị các tay gắp kết hợp với camera 3D giúp căn chỉnh vị trí các bộ phận để gắp nhặt sản phẩm. Với sự tích hợp của hệ thống thị giác 3D sử dụng máy quét 3D ánh sáng có cấu trúc, được đặt trên Robot công nghiệp theo cấu hình mắt trong tay (Hand-eye) và được đồng bộ hóa bằng máy tính sẽ giúp xác định vị trí chính xác Thực hiện hand-eye với robot giúp cho Robot di chuyển đến các vị trí tương ứng theo mẫu sản phẩm

Với Robot Guide trong ngành linh kiện điện tử đóng vai trò trong việc phát hiện độ sai lệch, góc lệch của linh kiện tại các vị trí gắp/thả vật giúp truyền thông tin cho các bộ điều khiển (PC, PLC) để điều chỉnh lại các cơ cấu gắp/thả sản phẩm trước khi lắp ráp sản phẩm nhằm đảm bảo độ chính xác cao, tốc độ xử lý nhanh và phù hợp nhất

8.3. Gauge/Measurement – Đo lường

Machine Vision giúp đo lường tính toán khoảng cách giữa hai hoặc nhiều điểm hoặc vị trí hình học trên một đối tượng và xác định liệu các phép đo này đáp ứng được thông số kỹ thuật hay không

Các cảm biến hình ảnh cũng như Camera 3D là phần quan trọng giúp chụp ảnh chi tiết các sản phẩm để phân tích. Chi tiết đó bao gồm CCD (Charge-Coupled Device) và cảm biến CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) là những chi tiết phù hợp với Machine Vision. Những bức hình từ Camera sau khi được thu thập sẽ được chuyển dữ liệu đến hệ thống điều khiển

Hệ thống có thể đo đường kính và khoảng cách giữa các tâm đường tròn đối với các linh kiện tròn. Đọc một lúc nhiều code với các độ cao khác nhau trên Pin điện thoại rồi so sánh dữ liệu đọc được trên tem nhãn với dữ liệu sản xuất để xác nhận đúng mẫu

8.4 Identification – Nhận dạng 

Trong ngành linh kiện điện tử Machine Vision đóng vai trò quan trọng trong việc nhận dạng sản phẩm và bộ phận bằng cách đọc mã dữ liệu, mã vạch và xác định các mẫu duy nhất trên các vật phẩm dựa theo màu sắc hình dạng hoặc kích thước.

Ngoài ra, công nghệ Deep Learning thể hiện tối đa quy trình đọc tem cà số khung và số máy và kiểm tra có đúng không cũng như đọc code và so sánh trùng code theo thời gian thực khi có thể đọc nhiều code 2D cũng một lúc, hệ thống xử lý trong khi băng tải vẫn di chuyển

Với Machine Vision, các bài kiểm tra đều vô cùng khắt khe như kiểm tra tem dán thông qua việc đọc ký tự để so sánh, những dữ liệu sản xuất nhằm xác nhận đúng model và kiểm tra ký tự, trầy xước nhằm truy xuất thông tin được được với dữ liệu trên Server để xác nhận tem nhãn chính xác

 

Hệ thống Machine Vision có thể tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra thị giác 

Với khả năng nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng, giảm thiểu sai sót và tối ưu chi phí sản xuất, Machine Vision chính là giải pháp tiên tiến giúp doanh nghiệp bứt phá trong kỷ nguyên sản xuất thông minh. Việc ứng dụng thị giác máy không chỉ là xu hướng mà còn là bước đi chiến lược để duy trì năng lực cạnh tranh bền vững.

Hãy liên hệ với RTC Technology – đơn vị tiên phong cung cấp giải pháp thị giác máy toàn diện tại Việt Nam.

Chúng tôi sẵn sàng tư vấn chuyên sâu và demo trực tiếp các giải pháp phù hợp với nhu cầu thực tế của doanh nghiệp bạn.