ระบบนับชิ้นงานบนรางสั่นด้วยกล้อง (Machine Vision Counter) สำหรับลูกค้ากลุ่มเครื่องจักรอุตสาหกรรม
Machine Vision Counter คือระบบนับชิ้นงานด้วยกล้องที่เราพัฒนาและติดตั้งบนเครื่องป้อนชิ้นงานแบบรางสั่นของลูกค้ากลุ่มเครื่องจักรอุตสาหกรรมในปี 2559–2560 ระบบนับชิ้นงาน 5 แบบแยกตามเลนของราง และส่งสัญญาณให้เครื่องหยุดรางป้อนเมื่อนับใกล้ครบและเมื่อครบจำนวนที่ผู้ใช้ตั้งไว้
- อุตสาหกรรม
- การผลิตทั่วไป
- ปี
- 2559–2560
- ขอบเขตงาน
- พัฒนาโปรแกรมนับชิ้นงาน Vision Counting จัดส่งกล้อง Global Shutter เลนส์ ไฟส่องสว่าง 5 ชุด ชุดประมวลผล จอ และเราเตอร์ ติดตั้งและปรับตำแหน่งกล้องบนเครื่องจักรของลูกค้า เชื่อมต่อระบบไฟ 24V และสัญญาณ Input 1 ช่อง / Output 2 ช่องกับเครื่อง พร้อมคู่มือการใช้งานและรายการตรวจสอบงาน 8 รายการ
- ระยะเวลา
- 2559–2560
สรุปสั้น
- Machine Vision Counter คือระบบนับชิ้นงานด้วยกล้องที่เราติดตั้งบนเครื่องป้อนชิ้นงานแบบรางสั่นของลูกค้ากลุ่มเครื่องจักรอุตสาหกรรม ช่วงปี 2559–2560
- โปรแกรม Vision Counting แบ่งภาพเป็นเลนตามราง และนับชิ้นงาน 5 แบบเมื่อผ่านเส้นนับ (Line Counter) ผู้ใช้เพิ่มรุ่นชิ้นงานใหม่เองได้ด้วยการสอนโมเดลจากภาพตัวอย่าง
- ระบบส่ง Output 2 ช่องให้เครื่องหยุดรางป้อนเมื่อนับใกล้ครบและเมื่อนับครบ และรับ Input 1 ช่องจากปุ่ม Reset บนเครื่อง
- โมเดลตรวจจับทำหน้าที่หาชิ้นงานในภาพเท่านั้น การนับและการส่งสัญญาณเป็นไปตามเส้นนับและจำนวนที่ผู้ใช้ตั้ง
- เราปิดงานในเดือน พ.ค. 2560 พร้อมคู่มือการใช้งานและรายการตรวจสอบงาน (Check List) 8 รายการ
โจทย์หน้างาน
ลูกค้าต้องการให้เครื่องป้อนชิ้นงานแบบรางสั่น (Vibratory Feeder) นับชิ้นงานได้ตรงตามจำนวนที่ตั้งไว้ โดยเกณฑ์ทดสอบคือนับได้ “ไม่ขาด ไม่เกิน” ชิ้นงานมี 5 แบบที่วิ่งมาพร้อมกันหลายเลน ระบบจึงต้องสลับรุ่นชิ้นงานได้ที่หน้าเครื่อง และส่งสัญญาณให้เครื่องหยุดป้อนเมื่อนับครบ
สิ่งที่เราทำ
เราพัฒนาโปรแกรม Vision Counting บนชุดประมวลผล (Processing Unit) ที่ต่อกับกล้อง Global Shutter ที่ติดเหนือรางสั่น และไฟส่องสว่าง 5 ชุด โปรแกรมแบ่งภาพเป็นเลนตามราง นับชิ้นงานเมื่อผ่านเส้นนับ (Line Counter) และให้ผู้ใช้เพิ่มรุ่นชิ้นงานเองด้วยการสอนโมเดลตรวจจับจากภาพตัวอย่าง อย่างน้อย 200 ภาพต่อรุ่นตามคู่มือ เมื่อนับครบจำนวนที่ตั้ง ระบบส่งสัญญาณ Output ให้เครื่องหยุดรางป้อน และไฟ Tower Light ขึ้นสีเขียวประมาณ 4 วินาที
ผลลัพธ์
เราติดตั้งและทดสอบระบบบนเครื่องจักรจริง ส่งชุดอุปกรณ์ให้ลูกค้าในเดือน ม.ค. 2560 และปิดงานช่วงสุดท้ายในเดือน พ.ค. 2560 พร้อมคู่มือการใช้งานและรายการตรวจสอบงาน (Check List) 8 รายการ ผู้ใช้หน้าเครื่องเลือกรุ่นชิ้นงานและตั้งจำนวนนับเองได้
ที่มาของโจทย์
โจทย์ของเคสนี้คือการนับชิ้นงานบนเครื่องป้อนชิ้นงานแบบรางสั่นให้ได้ตรงตามจำนวนที่ตั้งไว้ แล้วให้เครื่องหยุดป้อนเมื่อครบ ลูกค้าอยู่ในกลุ่มเครื่องจักรอุตสาหกรรม ชิ้นงานบนรางมี 5 แบบ และวิ่งมาพร้อมกันหลายเลน
เกณฑ์ทดสอบของโปรแกรมกำหนดว่าต้องนับได้ “ไม่ขาด ไม่เกิน” กับชิ้นงานทุกแบบ ถ้านับขาดหรือเกิน งานแบ่งชิ้นงานตามจำนวนจะต้องนับซ้ำหรือแก้ไขทีหลัง
รางสั่น (Vibratory Feeder) คืออะไร
รางสั่นคือเครื่องป้อนชิ้นงานที่ใช้แรงสั่นพาชิ้นงานให้เคลื่อนไปตามราง และเรียงตัวเป็นแถวหรือเป็นเลน ก่อนส่งต่อไปยังขั้นตอนถัดไป ในเคสนี้กล้องมองชิ้นงานที่วิ่งอยู่บนรางเพื่อนับจำนวน
ข้อกำหนดและข้อจำกัด
ระบบต้องทำงานบนเครื่องจักรของลูกค้า และต้องใช้งานได้จากหน้าเครื่องโดยไม่ต้องแก้โปรแกรม ข้อกำหนดและข้อจำกัดหลักมีดังนี้
- นับชิ้นงาน 5 แบบ ได้แก่ ทรงกลมแบนหลายขนาด แบบมีรูตรงกลาง และแบบจุก
- ชิ้นงานวิ่งมาพร้อมกันหลายเลน การนับต้องแยกตามเลนของราง
- ผู้ใช้หน้าเครื่องต้องเลือกรุ่นชิ้นงาน ตั้งจำนวนนับ (Set Count) และเพิ่มรุ่นใหม่ได้เอง
- ระบบต้องเชื่อมกับเครื่องจักรด้วยสัญญาณ Input 1 ช่อง และ Output 2 ช่อง
- ชุดอุปกรณ์ต้องใช้ระบบไฟ 24V ที่ต่อเข้ากับระบบไฟหลักของเครื่อง
ระบบนับชิ้นงานหลายรุ่นหลายเลนด้วยกล้องได้อย่างไร
ระบบนับชิ้นงานหลายรุ่นหลายเลนโดยแยกงานเป็น 2 ส่วน โมเดลตรวจจับของแต่ละรุ่นทำหน้าที่หาชิ้นงานในภาพ ส่วนการนับใช้เส้นนับ (Line Counter) บนภาพที่แบ่งเป็นเลนตามราง เมื่อชิ้นงานวิ่งผ่านเส้น โปรแกรมนับเพิ่มหนึ่งชิ้น
เราเลือกแนวทางนี้เพราะชิ้นงานมีหลายแบบและต้องสลับรุ่นที่หน้าเครื่อง การให้แต่ละรุ่นมีโมเดลของตัวเองทำให้ผู้ใช้เพิ่มรุ่นใหม่ได้จากหน้าจอ ส่วนการนับและการส่งสัญญาณยังเป็นไปตามเส้นนับและจำนวนที่ผู้ใช้ตั้ง ผู้ใช้จึงตรวจได้ว่าระบบนับตามกฎอะไร
- 1
เพิ่มรุ่นชิ้นงานและสอนโมเดล
ในหน้า Training ผู้ใช้ตั้งจำนวนภาพและช่วงเวลาให้กล้องถ่ายภาพตัวอย่าง (Snapshot) แล้วสอนโมเดลตรวจจับจากภาพชิ้นงานกับภาพพื้นหลังของรางที่ไม่มีชิ้นงาน คู่มือแนะนำภาพชิ้นงานอย่างน้อย 200 ภาพต่อรุ่น จากนั้นบันทึกเป็นรุ่นใหม่พร้อมรูปตัวอย่างในหน้า Add Product
- 2
ตั้งพื้นที่ภาพและเส้นนับให้ตรงกับราง
ผู้ตั้งระบบกำหนดส่วนของภาพที่ใช้นับ แบ่งภาพเป็นเลนให้ตรงกับเลนของรางสั่น และวางเส้นนับ (Line Counter) บนภาพ
- 3
เลือกรุ่นและตั้งจำนวนนับ
ผู้ใช้เลือกรุ่นชิ้นงานจากรายการ ใส่จำนวนที่ต้องการ (Set Count) แล้วกด Process หน้าจอแสดงตัวนับ 2 ช่องและยอดรวม และมีปุ่ม Stop กับ Reset ให้ใช้ระหว่างนับ
- 4
ส่งสัญญาณให้เครื่องหยุดป้อน
เมื่อนับใกล้ครบ ระบบส่ง Output ช่องแรกให้เครื่องหยุดรางหลัก เมื่อนับครบ ระบบส่ง Output ช่องที่สองให้เครื่องหยุดรางเติม ไฟ Tower Light ขึ้นสีเขียวประมาณ 4 วินาที แล้วโปรแกรมเริ่มนับรอบใหม่
ปุ่ม Reset บนเครื่องจักรต่อเข้าเป็น Input 1 ช่อง ผู้ใช้จึงรีเซ็ตตัวนับจากหน้าเครื่องได้ ผู้ใช้เป็นผู้ตั้งจำนวนนับและกดรีเซ็ตเอง ระบบนับและส่งสัญญาณตามค่าที่ผู้ใช้ตั้งไว้
สิ่งที่ส่งมอบ
เราส่งมอบโปรแกรม Vision Counting พร้อมชุดอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนเครื่องจักรของลูกค้า และเอกสารสำหรับผู้ใช้ รายการที่ส่งมอบมีดังนี้
- โปรแกรม Vision Counting: หน้านับชิ้นงาน หน้าเพิ่ม แก้ไข และลบรุ่นชิ้นงาน และหน้า Training สำหรับถ่ายภาพตัวอย่างและสอนโมเดล
- ฮาร์ดแวร์: กล้อง Global Shutter เลนส์ ไฟส่องสว่าง 5 ชุด ชุดประมวลผล (Processing Unit) จอ และเราเตอร์
- การติดตั้ง: กล้องบนเสาเหนือรางสั่น การปรับตำแหน่งกล้อง และการเชื่อมระบบไฟ 24V กับระบบไฟหลักของเครื่อง
- การเชื่อมเครื่องจักร: Input 1 ช่องจากปุ่ม Reset และ Output 2 ช่องสำหรับหยุดรางป้อน พร้อมไฟ Tower Light
- เอกสาร: คู่มือการใช้งาน และรายการตรวจสอบงาน (Check List) 8 รายการ ครอบคลุมการเปิดปิดเครื่อง โปรแกรม และกล้อง การนับชิ้นงานตัวอย่าง และสัญญาณ Input/Output
ขั้นตอนดำเนินงาน
งานนี้ใช้เวลาตั้งแต่ปี 2559 ถึงปี 2560 เริ่มจากพัฒนาและทดสอบโปรแกรม ติดตั้งทดสอบที่เครื่องจักรจริง แล้วจึงส่งชุดอุปกรณ์และปรับระบบให้เข้ากับเครื่อง ลำดับงานมีดังนี้
- ก.ย.–พ.ย. 2559: พัฒนาโปรแกรม Vision Counting จัดทำคู่มือการใช้งาน และทดสอบการนับกับชิ้นงาน 5 แบบ
- ธ.ค. 2559: ติดตั้งทดสอบระบบที่เครื่องจักร
- ม.ค. 2560: ส่งชุดอุปกรณ์ ปรับเลนในภาพให้ตรงกับราง และกำหนดการทำงานของสัญญาณ Input/Output กับเครื่อง
- พ.ค. 2560: เชื่อมระบบไฟ 24V กับระบบไฟหลักของเครื่อง จัดทำรายการตรวจสอบงาน 8 รายการ และปิดงานช่วงสุดท้าย
ผลที่ยืนยันได้จากการติดตั้งและปิดงาน
เราติดตั้งและทดสอบ Machine Vision Counter บนเครื่องจักรจริง ส่งชุดอุปกรณ์ในเดือน ม.ค. 2560 และปิดงานช่วงสุดท้ายในเดือน พ.ค. 2560 ผู้ใช้หน้าเครื่องเลือกรุ่นชิ้นงาน ตั้งจำนวนนับ และเพิ่มรุ่นใหม่เองได้
หน้านี้ไม่แสดงตัวเลขความแม่นยำ เพราะไม่มีการวัดเป็นตัวเลขไว้ สิ่งที่ส่งมอบคือชุดอุปกรณ์ คู่มือการใช้งาน และรายการตรวจสอบงาน (Check List) 8 รายการสำหรับใช้ตรวจระบบ
สิ่งที่เราเรียนรู้
งานนี้ให้หลักการสำหรับงานนับชิ้นงานด้วยกล้องบนเครื่องจักรดังนี้
- ชิ้นงานต้องอยู่ในเลนก่อน กล้องจึงนับได้ตรง ระหว่างทดสอบหน้างาน ชิ้นงานที่หลุดออกนอกเลนไม่ถูกนับ การจัดรางกั้นของเครื่องกับการแบ่งเลนในภาพจึงต้องออกแบบคู่กันกับผู้สร้างเครื่อง
- ตำแหน่งกล้องและแสงต้องสรุปที่เครื่องจริง ในงานนี้ต้องเข้าหน้างานหลายครั้งก่อนสรุปตำแหน่งติดตั้งกล้อง แผนงานจึงควรเผื่อเวลาปรับที่หน้างาน และกำหนดรายการตรวจสอบงานร่วมกับลูกค้าก่อนเริ่มทดสอบ
- แยกหน้าที่ของโมเดลออกจากกฎการนับ โมเดลหาชิ้นงานในภาพ ส่วนเส้นนับ จำนวนที่ตั้ง และสัญญาณ Input/Output เป็นกฎที่ตรวจได้ ผู้ใช้จึงรู้ว่าเครื่องหยุดเพราะอะไร และรีเซ็ตได้จากหน้าเครื่อง
นำแนวทางนี้ไปใช้กับเครื่องจักรของคุณได้อย่างไร
ถ้าเครื่องของคุณป้อนชิ้นงานเป็นเลนและต้องหยุดเมื่อครบจำนวน คุณใช้แนวทางเดียวกับเคสนี้ได้ คือหาชิ้นงานด้วยโมเดล นับด้วยเส้นนับบนภาพที่แบ่งเป็นเลน แล้วส่งสัญญาณให้เครื่อง ส่วนที่ต้องปรับคือแสง ตำแหน่งกล้อง และสัญญาณของเครื่องคุณ
ส่วนที่ใช้ซ้ำได้ และส่วนที่ต้องปรับ
| ส่วนของระบบ | ใช้ซ้ำได้ | ต้องปรับเมื่อ |
|---|---|---|
| การหาชิ้นงานในภาพ | การสอนโมเดลต่อรุ่นจากภาพชิ้นงานกับภาพพื้นหลัง | ชิ้นงานต่างสี ต่างผิว หรือต่างขนาดจากเคสนี้ ต้องถ่ายภาพตัวอย่างใหม่และทดสอบกับชิ้นงานจริง |
| การนับ | การแบ่งภาพเป็นเลนและการนับด้วยเส้นนับ | รางไม่ได้แบ่งเป็นเลน หรือชิ้นงานซ้อนกัน ต้องตรวจก่อนว่าการนับด้วยเส้นนับยังใช้ได้ |
| แสงและกล้อง | กล้อง Global Shutter กับไฟส่องสว่างเหนือราง | ความเร็วราง ความสูงติดตั้ง หรือแสงรอบเครื่องต่างกัน ต้องปรับตำแหน่งกล้องและแสงที่เครื่องจริง |
| การเชื่อมเครื่องจักร | Output แยกช่องสำหรับนับใกล้ครบและนับครบ และ Input จากปุ่ม Reset | เครื่องของคุณใช้สัญญาณหรือระบบไฟต่างจากเคสนี้ ต้องตกลงจุดต่อกับผู้สร้างเครื่องก่อน |
- เตรียมตัวอย่างชิ้นงานทุกรุ่นให้พอสำหรับถ่ายภาพไปสอนโมเดล รวมถึงรางที่ไม่มีชิ้นงานสำหรับภาพพื้นหลัง
- ตรวจว่ารางกั้นของเครื่องบังคับให้ชิ้นงานอยู่ในเลนได้หรือไม่
- ตกลงสัญญาณ Input/Output และระบบไฟของเครื่องจักรกับผู้สร้างเครื่องตั้งแต่ต้น
เทคโนโลยีที่ใช้
คำถามที่พบบ่อย
ระบบนับชิ้นงานหลายรุ่นได้อย่างไร
แต่ละรุ่นมีโมเดลตรวจจับของตัวเอง ผู้ใช้ถ่ายภาพตัวอย่างและสอนโมเดลจากหน้า Training แล้วบันทึกเป็นรุ่นใหม่ ก่อนเริ่มนับเพียงเลือกรุ่นจากรายการ ในเคสนี้ทดสอบกับชิ้นงาน 5 แบบ ทั้งทรงกลมแบนหลายขนาด แบบมีรูตรงกลาง และแบบจุก
ระบบเชื่อมกับเครื่องจักรเพื่อหยุดป้อนชิ้นงานอย่างไร
ระบบส่ง Output 2 ช่องให้เครื่อง ช่องแรกเมื่อนับใกล้ครบเพื่อหยุดรางหลัก และช่องที่สองเมื่อนับครบเพื่อหยุดรางเติม ระบบรับ Input 1 ช่องจากปุ่ม Reset บนเครื่อง จำนวนนับเป็นค่าที่ผู้ใช้ตั้งเอง
ต้องเตรียมภาพตัวอย่างชิ้นงานมากแค่ไหน
คู่มือของระบบในเคสนี้แนะนำภาพชิ้นงานอย่างน้อย 200 ภาพต่อรุ่น ร่วมกับภาพพื้นหลังที่ไม่มีชิ้นงาน จำนวนนี้เป็นคำแนะนำของระบบนี้ ไม่ใช่ข้อกำหนดของทุกงาน หน้า Snapshot ช่วยตั้งให้กล้องถ่ายภาพตามจำนวนและช่วงเวลาที่กำหนดได้
ถ้าชิ้นงานหลุดออกนอกเลน ระบบยังนับได้ไหม
ไม่ได้ ระหว่างทดสอบหน้างานในเคสนี้ ชิ้นงานที่หลุดออกนอกเลนไม่ถูกนับ ก่อนติดตั้งจึงต้องดูความสูงของรางกั้นและการจัดเลนร่วมกับผู้สร้างเครื่อง
ถ้าต้องการระบบลักษณะนี้ ราคาเท่าไร
ระบบนับด้วยกล้องสำหรับเครื่องจักรเป็นงานออกแบบตามหน้างาน ไม่มีราคามาตรฐาน คุณขอใบเสนอราคาได้ เราจะประเมินจากตัวอย่างชิ้นงาน ลักษณะราง และสัญญาณที่ต้องเชื่อมกับเครื่อง
