．透過電腦視覺與 AI 的整合，推動工業優化與自動化

How Microsoft is advancing manufacturing innovation with AI

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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 模組

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

·組裝 LED 模組

·測試組裝結果

雙機器人示範實現了 LED 模組組裝的快速自定義和自動化

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。

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。