กล้องจุลทรรศน์วัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพ สำหรับงานชิ้นส่วนยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ในไทย
หน่วยงาน: สถาบันไทย-เยอรมัน (TGI)
กล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงาน (Measuring Microscope) เครื่องนี้ออกแบบให้วัดขนาดชิ้นงานหลายจุดจากภาพถ่าย แล้วแสดงผลผ่าน/ไม่ผ่านเทียบกับค่ามาตรฐานอัตโนมัติ ด้วยกล้องดิจิทัล เลนส์เทเลเซนทริก ชุดไฟ และคอมพิวเตอร์ฝังตัว เราพัฒนาเครื่องต้นแบบ 1 ชุด เริ่มงานในปี 2560 ให้สถาบันไทย-เยอรมัน ภายใต้โครงการพัฒนาสินค้าเทคโนโลยีเพื่อทดแทนการนำเข้าของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
- อุตสาหกรรม
- ยานยนต์
- ปี
- 2560
- ขอบเขตงาน
- ขอบเขตตามโครงการ: ออกแบบ สร้าง และทดสอบเครื่องกล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงาน 1 ชุด · ข้อมูลเข้า: ภาพจากกล้องดิจิทัลผ่านเลนส์เทเลเซนทริก (Telecentric Lens) ใต้ชุดไฟ Back Light + Ring Light ที่ปรับความสว่างได้ · ประมวลผล: คอมพิวเตอร์ฝังตัว (Embedded System) หาตำแหน่งและทิศทางของชิ้นงาน แล้ววัดระยะ มุม วงกลม รัศมี พื้นที่ และเส้นรอบรูปจากภาพเดียว · ตั้งค่า: ผู้ใช้เพิ่มหรือลบรุ่นชิ้นงาน กำหนดจุดวัดจากแบบ CAD หรือที่เครื่อง และใช้ CAD หรือชิ้นงาน Master เป็นตำแหน่งอ้างอิง · แสดงผล: ผ่าน/ไม่ผ่าน (OK/NG) รายงานผลการวัด รายงานสรุป รายงาน CPI และบันทึกการใช้งานของผู้ใช้ · เอกสารแบบ: รายงานโครงการ 3 ฉบับ คือรายงานแผนงาน รายงานความก้าวหน้า และรายงานฉบับสมบูรณ์ที่รวมแบบเครื่องกล แบบระบบไฟฟ้า และซอร์สโค้ด
สรุปสั้น
- เราออกแบบและพัฒนาเครื่องต้นแบบกล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงาน (Measuring Microscope) 1 ชุด เริ่มงานในปี 2560 ภายใต้โครงการพัฒนาสินค้าเทคโนโลยีเพื่อทดแทนการนำเข้า
- โจทย์คือเครื่องวัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพส่วนใหญ่ต้องนำเข้า ราคาสูง และตั้งค่ายากจนผู้ใช้ต้องมีความรู้ด้านการประมวลผลภาพ
- เครื่องออกแบบให้หาชิ้นงานในภาพเอง วัดระยะ มุม วงกลม รัศมี พื้นที่ และเส้นรอบรูป แล้วเทียบกับค่ามาตรฐานของแต่ละรุ่นชิ้นงาน
- ไฟส่องจากด้านหลังทำให้ขอบชิ้นงานชัด และเลนส์เทเลเซนทริกทำให้ขนาดชิ้นงานในภาพไม่เพี้ยนตามระยะ ซอฟต์แวร์จึงวัดจากภาพที่คงที่
- เอกสารที่ยืนยันงานนี้คือรายงานแผนการดำเนินงานที่กำหนดฟังก์ชันที่ออกแบบ และรายงานฉบับสมบูรณ์ที่เราจัดทำให้โครงการ ค่าความแม่นยำต้องยืนยันด้วยการทดสอบกับชิ้นงานจริงก่อนใช้ตัดสินชิ้นงาน
โจทย์หน้างาน
เครื่องวัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพที่โรงงานชิ้นส่วนยานยนต์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ใช้ ส่วนใหญ่ต้องนำเข้า ราคาสูง และตั้งค่าหลายขั้นตอนจนผู้ใช้ต้องมีความรู้ด้านการประมวลผลภาพ (Image Processing) โครงการจึงต้องการเครื่องลักษณะนี้ที่พัฒนาในประเทศ และให้ผู้ใช้หน้างานตั้งค่ารุ่นชิ้นงานได้เอง
สิ่งที่เราทำ
เรารับจ้างออกแบบและพัฒนาเครื่องต้นแบบ 1 ชุด ที่ใช้กล้องดิจิทัลกับเลนส์เทเลเซนทริก (Telecentric Lens) ชุดไฟส่องจากด้านหลังและไฟวงแหวนมุมต่ำ (Back Light + Ring Light) และคอมพิวเตอร์ฝังตัว (Embedded System) สำหรับประมวลผลภาพ เครื่องออกแบบให้หาชิ้นงานในภาพเอง วัดหลายจุดจากภาพเดียว แล้วเทียบกับค่ามาตรฐานของรุ่นชิ้นงานเพื่อแสดงผลผ่าน/ไม่ผ่าน
ผลทดสอบกับชิ้นงานจริง
เอกสารที่ยืนยันงานนี้คือรายงานแผนการดำเนินงาน (Inception Report) ซึ่งกำหนดฟังก์ชันที่ออกแบบ และรายงานฉบับสมบูรณ์ (Final Report) ที่เราจัดทำให้โครงการ ค่าความละเอียดและความแม่นยำของเครื่องไม่มีตัวเลขที่เผยแพร่ได้ หน้านี้จึงบรรยายเฉพาะฟังก์ชันที่ออกแบบ ตามเงื่อนไขโครงการ เครื่องต้นแบบจะตกเป็นของบริษัทไทยที่ร่วมโครงการในฐานะผู้ใช้
ที่มาของโจทย์
กล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงานเครื่องนี้ออกแบบให้วัดขนาดชิ้นงานขนาดเล็กหลายจุดจากภาพ และให้ผู้ใช้หน้างานตั้งค่ารุ่นชิ้นงานได้เอง โจทย์มาจากโรงงานชิ้นส่วนยานยนต์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องวัดขนาดชิ้นงานขนาดเล็กหลายจุดก่อนส่งลูกค้า เครื่องวัดด้วยภาพส่วนใหญ่ในตลาดเป็นเครื่องนำเข้า ราคาสูง และตั้งค่าหลายขั้นตอนจนผู้ใช้ต้องมีความรู้ด้านการประมวลผลภาพ (Image Processing)
ในปี 2560 เรารับจ้างออกแบบและพัฒนาเครื่องต้นแบบกล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงาน 1 ชุด ให้สถาบันไทย-เยอรมัน ภายใต้โครงการพัฒนาสินค้าเทคโนโลยีเพื่อทดแทนการนำเข้าของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โครงการมีเป้าหมายลดการนำเข้าเครื่องจักร และถ่ายทอดเทคโนโลยีการออกแบบเครื่องตรวจสอบด้วยภาพให้บริษัทไทย และมีบริษัทไทยร่วมโครงการในฐานะผู้ใช้เครื่อง
กล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงานคืออะไร
กล้องจุลทรรศน์วัดชิ้นงาน (Measuring Microscope) คือเครื่องวัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพ ใช้กล้องและเลนส์ถ่ายภาพชิ้นงาน แล้วให้ซอฟต์แวร์วัดขนาดหลายจุดจากภาพ
ข้อกำหนดและข้อจำกัด
เครื่องต้นแบบต้องวัดขนาดชิ้นงานหลายจุดจากภาพ และต้องให้ผู้ใช้ที่ไม่มีความรู้ด้านการประมวลผลภาพตั้งค่าได้เอง ข้อกำหนดและข้อจำกัดหลักตามขอบเขตโครงการมีดังนี้
- พัฒนาเครื่องต้นแบบ 1 ชุด ครบทั้งกล้อง เลนส์ ชุดไฟ คอมพิวเตอร์ และซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพ
- วัดหลายตำแหน่งจากภาพเดียวกัน แล้วเทียบกับค่ามาตรฐานของรุ่นชิ้นงาน
- ผู้ใช้เพิ่มหรือลบรุ่นชิ้นงานได้เอง และกำหนดจุดวัดจากแบบ CAD หรือกำหนดเองที่เครื่อง
- ชิ้นงานที่วางเอียงต้องวัดได้ โดยใช้แบบ CAD หรือชิ้นงานต้นแบบ (Master) เป็นตำแหน่งอ้างอิง
- ตามเงื่อนไขโครงการ สถาบันผู้ว่าจ้างได้สิทธิ์ในองค์ความรู้ เอกสาร และแบบของเครื่อง และรายงานฉบับสมบูรณ์ต้องรวมแบบเครื่องกล แบบระบบไฟฟ้า และซอร์สโค้ด
เครื่องต้นแบบออกแบบให้วัดขนาดชิ้นงานจากภาพอย่างไร
เครื่องต้นแบบออกแบบให้วัดขนาดจากภาพถ่ายชิ้นงาน ไฟส่องจากด้านหลังช่วยให้ขอบชิ้นงานชัด เลนส์เทเลเซนทริก (Telecentric Lens) ช่วยให้ขนาดชิ้นงานในภาพไม่เพี้ยนตามระยะ จากนั้นคอมพิวเตอร์ฝังตัว (Embedded System) ออกแบบให้หาตำแหน่งชิ้นงาน วัดหลายจุด และเทียบกับค่ามาตรฐานของรุ่นนั้น
เราเลือกแนวทางนี้เพราะโจทย์ต้องการทั้งค่าวัดที่เชื่อได้และการตั้งค่าที่ง่าย แสงและเลนส์ทำให้ภาพขอบชิ้นงานคงที่ก่อนเข้าซอฟต์แวร์ ส่วนการกำหนดจุดวัดจากแบบ CAD หรือที่เครื่อง ออกแบบให้ผู้ใช้ตั้งรุ่นชิ้นงานใหม่ได้โดยไม่ต้องเขียนขั้นตอนประมวลผลภาพเอง ขั้นตอนด้านล่างคือการทำงานที่เครื่องต้นแบบออกแบบไว้
- 1
ตั้งรุ่นชิ้นงาน
ผู้ใช้เพิ่มรุ่นชิ้นงาน กำหนดจุดวัดจากแบบ CAD หรือกำหนดเองที่เครื่อง พร้อมค่ามาตรฐานของแต่ละจุด
- 2
ส่องไฟและถ่ายภาพ
ชุดไฟส่องจากด้านหลังและไฟวงแหวนมุมต่ำ (Back Light + Ring Light) ที่ปรับความสว่างได้ ทำให้ขอบชิ้นงานชัด กล้องดิจิทัลถ่ายภาพผ่านเลนส์เทเลเซนทริก
- 3
หาและวัดชิ้นงาน
คอมพิวเตอร์ฝังตัวประมวลผลภาพเพื่อหาตำแหน่งและทิศทางของชิ้นงาน แล้ววัดระยะ (กว้าง สูง) มุม วงกลม รัศมี พื้นที่ และเส้นรอบรูป
- 4
แสดงผลและออกรายงาน
ระบบเทียบค่าที่วัดได้กับค่ามาตรฐาน แสดงผลผ่านหรือไม่ผ่าน (OK/NG) และออกรายงานผลการวัด (Measurement Report) รายงานสรุป (Summary Report) รายงาน CPI และบันทึกการใช้งานของผู้ใช้ (User Log Report)
ส่วนประกอบของระบบ
ขอบเขตงานตามโครงการคือเครื่องต้นแบบ 1 ชุด และรายงาน 3 ฉบับ รายการด้านล่างคือส่วนประกอบที่ขอบเขตโครงการและแบบของเครื่องกำหนดไว้
- เครื่องต้นแบบ: กล้องดิจิทัล เลนส์เทเลเซนทริก ชุดไฟ Back Light + Ring Light ที่ปรับความสว่างได้ และคอมพิวเตอร์ฝังตัว
- ซอฟต์แวร์วัด: หาชิ้นงานในภาพ วัดขนาดหลายรูปแบบ จัดการรุ่นชิ้นงาน และใช้แบบ CAD หรือ Master เป็นตำแหน่งอ้างอิง
- รายงานจากเครื่อง: ผลผ่าน/ไม่ผ่าน รายงานผลการวัด รายงานสรุป รายงาน CPI และบันทึกการใช้งานของผู้ใช้
- รายงานโครงการ: รายงานแผนงาน รายงานความก้าวหน้า และรายงานฉบับสมบูรณ์ที่รวมแบบเครื่องกล แบบระบบไฟฟ้า และซอร์สโค้ด
เอกสารและผลที่ยืนยันได้
สิ่งที่ยืนยันได้คือฟังก์ชันที่ออกแบบไว้ในรายงานแผนการดำเนินงาน (Inception Report) และรายงานฉบับสมบูรณ์ (Final Report) ที่เราจัดทำให้โครงการ ค่าความละเอียดและความแม่นยำของเครื่องไม่มีตัวเลขที่เผยแพร่ได้ เราจึงไม่ระบุค่าเหล่านี้ในเคสนี้
ตามเงื่อนไขโครงการ เครื่องต้นแบบจะตกเป็นของบริษัทไทยที่ร่วมโครงการในฐานะผู้ใช้ ส่วนองค์ความรู้ เอกสาร และแบบของเครื่องเป็นสิทธิ์ของสถาบันผู้ว่าจ้าง
สิ่งที่เราเรียนรู้
งานนี้ให้หลักการสำหรับงานวัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพดังนี้
- การวัดด้วยภาพเริ่มจากแสงและเลนส์ ก่อนซอฟต์แวร์ เครื่องต้นแบบจึงออกแบบให้ใช้ไฟส่องจากด้านหลังเพื่อให้ขอบชิ้นงานชัด และใช้เลนส์เทเลเซนทริกเพื่อให้ขนาดในภาพไม่เพี้ยนตามระยะ เป้าหมายคือให้ซอฟต์แวร์วัดจากภาพที่คงที่
- เครื่องวัดสำหรับหน้างานต้องตั้งรุ่นชิ้นงานได้โดยไม่ต้องรู้การประมวลผลภาพ การกำหนดจุดวัดจากแบบ CAD และการใช้ CAD หรือชิ้นงาน Master เป็นตำแหน่งอ้างอิง ออกแบบให้ฝ่ายคุณภาพตั้งค่าได้เอง
- เป้าหมายการออกแบบยังไม่ใช่ผลวัดจริง ค่าความละเอียดและความแม่นยำของเครื่องวัดต้องมาจากการทดสอบกับชิ้นงานจริงและมีเอกสารยืนยันผล ก่อนใช้ตัดสินชิ้นงาน
นำแนวทางนี้ไปใช้กับงานวัดชิ้นงานของคุณได้อย่างไร
ถ้าคุณต้องวัดขนาดชิ้นงานขนาดเล็กหลายจุดก่อนส่งลูกค้า คุณใช้โครงของเครื่องต้นแบบนี้เป็นจุดเริ่มต้นในการออกแบบได้ คือกล้องกับเลนส์เทเลเซนทริก ชุดไฟ ซอฟต์แวร์ที่ตั้งจุดวัดจากแบบ CAD และรายงานผ่าน/ไม่ผ่าน ส่วนที่ต้องปรับคือกล้อง เลนส์ และชุดไฟ ให้ตรงกับขนาด ผิว และพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance) ของชิ้นงานของคุณ
ส่วนที่ใช้ซ้ำได้ และส่วนที่ต้องปรับ
| ส่วนของระบบ | ใช้ซ้ำได้ | ต้องปรับเมื่อ |
|---|---|---|
| ชุดไฟ | ไฟส่องจากด้านหลังสำหรับขอบชิ้นงาน และไฟวงแหวนมุมต่ำที่ปรับความสว่างได้ | ผิวหรือสีของชิ้นงานต่างจากงานเดิม ต้องทดสอบการจัดแสงกับชิ้นงานจริง |
| กล้องและเลนส์ | หลักการใช้เลนส์เทเลเซนทริกให้ขนาดในภาพไม่เพี้ยนตามระยะ | ขนาดชิ้นงานหรือความละเอียดที่ต้องการต่างไป ต้องเลือกรุ่นกล้องและเลนส์ใหม่ |
| การตั้งรุ่นและจุดวัด | กำหนดจุดวัดจากแบบ CAD หรือที่เครื่อง และใช้ CAD หรือ Master เป็นตำแหน่งอ้างอิง | ไม่มีแบบ CAD ต้องกำหนดจุดวัดที่เครื่องจากชิ้นงานจริง |
| รายงาน | ผลผ่าน/ไม่ผ่าน รายงานผลการวัด รายงานสรุป และบันทึกการใช้งาน | ฝ่ายคุณภาพหรือลูกค้าของคุณกำหนดรูปแบบรายงานเอง หรือต้องส่งผลเข้าระบบอื่นของโรงงาน |
| การนำไปใช้ในสายการผลิต | แบบของเครื่องต้นแบบใช้เป็นจุดเริ่มของการออกแบบ | ต้องใช้ตัดสินชิ้นงานจริง ต้องทดสอบกับชิ้นงานจริงและยืนยันความแม่นยำก่อนกำหนดสเปกสุดท้าย |
อ่านต่อ
- InGauge — ส่งค่าจากเครื่องมือวัดดิจิทัลเข้าคอมพิวเตอร์อัตโนมัติ
- InQC — แอป SPC บน Android สำหรับบันทึกและติดตามค่าการวัด
- เคสตรวจรอยขีดข่วนและวัดขนาดชิ้นงานด้วย Vision
- เคสห้องปฏิบัติการ Machine Vision ด้วย Deep Learning (MVDeep)
- เคสเครื่องตรวจตะเข็บกระป๋อง (DSIS) ที่พัฒนาแทนเครื่องนำเข้า
- บริการพัฒนาระบบเฉพาะงาน
- บทความ: ตรวจคุณภาพด้วย AI Vision ทำงานอย่างไร
เทคโนโลยีที่ใช้
คำถามที่พบบ่อย
เครื่องวัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพเครื่องนี้วัดอะไรได้บ้าง
เครื่องต้นแบบออกแบบให้วัดระยะ (กว้าง สูง) มุม วงกลม รัศมี พื้นที่ และเส้นรอบรูปของชิ้นงานจากภาพ แล้วเทียบกับค่ามาตรฐานของแต่ละรุ่นชิ้นงานเพื่อแสดงผลผ่านหรือไม่ผ่าน
ทำไมเครื่องวัดด้วยภาพต้องใช้เลนส์เทเลเซนทริกและไฟส่องจากด้านหลัง
ไฟส่องจากด้านหลัง (Back Light) ทำให้ขอบชิ้นงานชัด ส่วนเลนส์เทเลเซนทริก (Telecentric Lens) ทำให้ขนาดชิ้นงานในภาพไม่เพี้ยนตามระยะ ซอฟต์แวร์จึงวัดจากภาพที่คงที่ ถ้าผิวหรือสีของชิ้นงานของคุณต่างไป ต้องทดสอบการจัดแสงกับชิ้นงานจริงก่อน
เคสนี้คือโครงการ MVDeep หรือไม่
ไม่ใช่ MVDeep (ห้องปฏิบัติการ Machine Vision ด้วย Deep Learning) เป็นอีกโครงการหนึ่งกับผู้ว่าจ้างรายเดียวกัน ดูรายละเอียดได้ที่เคสห้องปฏิบัติการ Machine Vision ด้วย Deep Learning
ซื้อเครื่องรุ่นนี้ได้หรือไม่ ราคาเท่าไร
เครื่องในเคสนี้เป็นเครื่องต้นแบบของโครงการ ไม่ใช่สินค้าสำเร็จรูป หากคุณต้องการระบบวัดขนาดชิ้นงานด้วยภาพ เราจะดูชิ้นงานและจุดวัดก่อน แล้วจัดทำใบเสนอราคาตามขอบเขตงาน
ต้องเตรียมอะไรก่อนคุยเรื่องเครื่องวัดด้วยภาพ
เตรียมตัวอย่างชิ้นงานที่ผ่านและไม่ผ่าน แบบ CAD ของชิ้นงาน (ถ้ามี) รายการจุดที่ต้องวัดพร้อมค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน และรูปแบบรายงานที่ต้องการ
