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2019年12月11日 星期三

How Microsoft is advancing manufacturing innovation with AI


來源: 中国工控网

在提升製造流程的效率,及降低勞力密集度的過程中,機器人扮演了十分重要的角色。不但有助於控製成本,並提升品質,還能增加生產力。不過,機器人系統設計的複雜性,已經讓許多製造商望之卻步。此外,還要辨識並整合多家廠商的子系統,更是讓情況雪上加霜。

NEXCOM 子公司 NexCOBOT 提供了一套,將人工智慧 (AI) 與機器視覺整合,並採用全新 Intel 視覺加速器設計產品的彈性模組化機器人解決方案。這套解決方案,集結了人工智慧的判斷力、機器人的行動力與機器視覺的洞察力,為製造和工業實作帶來全新層次的精確化與優化。

挑戰
在各種不同的產業中,將製造流程優化的關鍵,就是提高自動化。不過,傳統的機器視覺有一些限制。一般而言,傳統的機器視覺,只能根據固定的規則,執行瑕疵偵測和分類,並只能在特定的環境下運作。

舉例來說,如果照明發生變化,或是出現灰塵或油脂等部分障礙物,就可能會對精確度和品質造成負面影響。導入 AI 架構可讓機器人更有彈性、提升對環境條件改變的免疫力,並且能夠自由地處理各種檢測工作。

機器人自動化流程,可透過視覺系統升級,處理更複雜的工作。雖然現代化 AI 的優點顯而易見,不過要將這類功能整合到傳統的機器視覺流程,可能會相當困難。

由於產業對工業機器人的需求不斷增加,對於完整的機器人解決方案組件要求,也相對越來越高。不過,這些組件可能會因廠商和客戶需求而異,因此難以提供標準化的智慧機器人解決方案。

解決方案
機器人與機器解決方案的未來,就是建立一個可讓裝置、機器、機器人和感測器能夠相互通訊的生產環境。NexCOBOT 將 AI 導向的視覺功能,整合到機器人上,讓品質和精確度比傳統的機器視覺更出色,同時為工業運作帶來全新層次的彈性。在最近的試驗中,NexCOBOT 展示了兩部具備 AI 視覺的機器人,執行汽車 LED 組裝的過程。這個小體積、高度混合的製造範例,需要更高層級的客制化和彈性。LED 模組的樣式、色彩、形狀和配置經常變更。

在這個展示中,一部機器人會轉動轉盤,以變更 LED 模組的位置,然後使用 AI 視覺,來拍攝轉盤的照片,並將正確的模組和色彩分類,除了取得分類資訊,更進一步透過機器視覺技術,準確取得 LED 模組的位置及角度資訊。

機器人會根據 AI 數據拿取模組、接上電源並執行測試,同時備妥生產線,而在傳統的組裝線下,選擇色彩、樣式和 LED 模組的工作,則皆是落在操作人員身上。AI 視覺即使環境條件很差及/或不斷改變,仍能成功達到目標和自動化,來完全取代人力。

NexCOBOT 解決方案,採用高效能 Intel 技術支持,包括 Intel Celeron 處理器和 Intel Core i7 處理器,並且使用 Intel 乙太網路控制卡,來打造 EtherCAT 架構的機器人控制系統

此外,這套解決方案還運用了 OpenVINO 工具組,來實作 AI 推斷,並且運用 Intel Movidius VPU 進行邊緣的電腦視覺加速,使得機器人控制與 AI 可以運行於單一機台。

NexCOBOT 與許多提供成套式工業機器人的公司,不同之處在於其提供的,是一套開放式模組化解決方案,讓使用者能夠開發最符合自身,特定應用需求的機器人控制系統。

·滿足高度混合、小體積製造的要求
·在多變的環境條件下提高精確度
·加速實現成效—不需每次使用皆設置相同的環境
·針對各種測試和不同的應用,使用標準作業程序(SOP) 和模型

MiniBOT 用以決定 LED 樣式
·與使用者互動
·轉動 LED 模

AI 視覺 (OpenVINO)
·辨識正確色彩的 LED 模組
·取得 LED 模組的準確位置、角度等資訊

MiniBOT 7R 用以組裝 LED 模
·組裝 LED 模

·測試組裝結果

透过机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化
雙機器人示範實現了 LED 模組組裝的快速自定義和自動

運作方式
OpenVINO 工具組,包含具有模型優化工具,和推斷引擎的 Intel 深度學習部署工具組,以及針對 OpenCV* 和 OpenVX* 優化的電腦視覺鏈接庫和函數。這套完整工具組支持全系列的視覺解決方案,可加速電腦視覺工作負載、簡化深度學習部署而且在各種 Intel 平台 (從裝置到雲端) 上都能輕鬆進行異質執行 (heterogeneous execution) 方式。

Intel Core 處理器和 OpenVINO 工具組,適用於推斷加速,而 Intel Celeron 處理器,則用於機器人控制系統中。OpenVINO 工具組的模型優化工具,可讓 AI 模型輕鬆地部署在 Intel 平台上。

以 EtherCAT 通訊技術,為基礎的 NexCOBOT 模組化產品,包含嵌入式運算主板、機器人控制器、教導器、EtherCAT I/OS 以及控制櫃。NexCOBOT 的機器人控制軟體 NexGRC* 提供了機器人控制功能 (PTP、JOG、HOME、LINE、CIRCLE 等) 以及機器人操作用戶介面。

這些機器人控制功能,一律以動態鏈接庫 (DLL) API 的形式提供,讓客戶能夠針對其機器人系統,自行開發 GUI,或將機器人控制功能,與任何其他軟體整合。若要節省開發時間與人力,客戶可尋找 NexCOBOT 所提供的組件,以納入複雜的機器人控制系統中。

·EtherCAT 通訊可輕鬆地擴充系統的動作控制和 I/O (最多 32 個從屬)

·支持常用的機器人類型,包括 6/7 軸多關節型機器人、DELTA機器人或選擇順應性裝配機械手臂 (SCARA)

·強大的公用程序可設定、測試及模擬機器人

·機器人控制 API 可開發自定義的 GUI ,或將機器人控制功能與其他軟體整合

與 Touch Cloud 的 AI 軟體整合之後,NexCOBOT 的機器人控制解決方案,就可以搭配視覺解決方案來運用。Touch Cloud 帶來了圖像處理,和數值分析領域的 AI 專業知識與經驗。


此 AI 視覺系統會產生檢測結果和資訊 (例如對象位置),讓 NexCOBOT 系統,繼續進行工具機器人的自動化流程。

透过机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化

製造業使用案例
由於每年有數千款模組化產品進入市場,因此 NexCOBOT 支持從模組分類,到瑕疵辨識和檢測,都包括在內的各種機器人使用案例。操作人員甚至能使用人機介面 (HMI),以數位方式與機器互動。智慧工廠可提供許多優點,包括縮短操作人員工時,而且還能透過進階資料分析所取得的見解,增加處理量、提高產量、提升效率並縮短停機時間。


NexCOBOT 智慧機器解決方案,不但能促進製造流程的端對端鏈接,還能簡化生產線的架構。

透过机器视觉与AI的整合推动工业优化与自动化
NexCOBOT 機器人解決方案整合了電腦視覺與 AI 並採用高效能的 Intel 架

結論
NexCOBOT 解決方案,會透過預先整合,且預先驗證的機器人控制模組,為現今的製造工廠和工業 4.0 ,執行精確的機器人控制。NexCOBOT 與 Intel 將攜手,為解決方案提供者和產業,帶來全新層次的精確度與加速功能。


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