Технология 3D-зрения лежит в основе автоматизации производства

Однажды ночью в 2010 году Мохит Гупта решил кое-что попробовать перед тем, как покинуть лабораторию. В то время он был аспирантом в Университете Карнеги-Меллона и заканчивал стажировку на производственном предприятии в Бостоне. Он несколько месяцев разрабатывал систему, использующую камеры и источники света для создания трехмерных изображений небольших объектов. «Я хотел проверить её на прочность, просто ради интереса», — сказал Гупта, который несколько месяцев спустя начнет свои

постдокторские исследования в инженерном факультете Колумбийского университета. Он сложил лист бумаги в конус и поместил его под осветительные приборы и камеры. Когда конус был направлен на систему, он идеально запечатлел коническую форму. Но когда свет падал в конус, система давала сбой. Проблема, как определил Гупта, заключалась в отражении света от

стенок конуса. Эти «межотражения» добавляли источники света, которые система не была рассчитана распознавать. Он был далеко не первым исследователем, столкнувшимся с этой проблемой. Пять лет назад Шри Наяр, ныне профессор компьютерных наук имени Т. К. Чанга в инженерном факультете Колумбийского университета, написал статью, в которой рассматривалось возможное решение. «Эта статья посеяла во мне зерно сомнения, — сказал Гупта,

который сейчас является профессором компьютерных наук в Университете Висконсина в Мэдисоне. — Она заставила меня задуматься о том, что, возможно, существует способ решить проблему взаимоотражения в больших масштабах». После защиты докторской диссертации Гупта поступил в инженерный факультет Колумбийского университета и присоединился к исследовательской группе Наяра,

Колумбийской лаборатории визуализации и машинного зрения (CAVE). Всего за несколько месяцев инженеры разработали прорывное решение, которое изменило область визуального контроля. Сегодня технология, основанная на их работе, используется на заводах по всему миру. «В университетской исследовательской лаборатории мы, как правило, подходим к проблемам с академической точки зрения, а не с позиции специалиста из отрасли», — сказал Наяр. «Поэтому очень приятно видеть, как один из

наших результатов напрямую влияет на производство разнообразной продукции, широко используемой в обществе». Решение проблемы отражения Ежегодно производители выпускают более триллиона электронных компонентов. Многие из этих изделий, такие как микросхемы и печатные платы, имеют небольшие размеры и сложную конструкцию, с крайне низкой допустимой погрешностью. Ошибка размером всего в микрон может сделать всю плату непригодной для

использования. Если проблемы не выявляются на ранних стадиях производственного процесса, они могут дорого обойтись предприятиям и их клиентам. К началу 2000-х годов электронные компоненты стали настолько маленькими и компактными, что производители начали использовать компьютерные системы, применяющие камеры и световые проекторы для измерения трехмерной структуры

компонентов. Эта новая отрасль — так называемая автоматизированная визуальная инспекция — разработала сложные системы визуализации, способные проверять чрезвычайно сложные микросхемы и платы, используемые в потребительских товарах, таких как телефоны,

компьютеры и автомобили. Индустрия автоматизированного визуального контроля, оцениваемая сегодня в миллиарды долларов, традиционно полагалась на метод структурированного света для создания трехмерных изображений компонентов высокого разрешения. Однако этот метод стал менее эффективным по мере уменьшения размеров электронных устройств. Одна из причин заключается в

том, что плотно расположенные компоненты склонны отражать свет друг на друга. Поскольку автоматизированные системы предназначены для измерения света от проекторов, ложные отражения могут вызывать значительные ошибки в трехмерных изображениях. В 2012 году Наяр и Гупта разработали новый метод визуализации, устойчивый к этим оптическим эффектам. Они

показали, что, проецируя световые паттерны в узком частотном диапазоне, методы структурированного света могут быть сделаны устойчивыми к таким явлениям, как межотражения. Их метод, названный микрофазовым сдвигом (MPS), который был опубликован на ведущей конференции по компьютерному зрению (IEEE CVPR — Conference on Computer Vision and Pattern Recognition), продемонстрировал

беспрецедентную точность создаваемых им 3D-изображений. В области печатных плат этот метод позволяет восстанавливать карты глубины с точностью до микрона, открывая возможности для точной высокоскоростной 3D-визуализации, что имеет большое значение во многих аспектах производства. Масштабирование технологии В 2018 году компания Omron, ведущий игрок на рынке промышленной автоматизации и машинного зрения, получила лицензию на

технологию MPS от компании Columbia и разработала систему контроля качества, которая была запущена в 2020 году. В настоящее время этот продукт используется несколькими ведущими производителями автомобилей и бытовой электроники. Доктор Масаки Сува, руководитель отдела корпоративных исследований и разработок компании Omron и президент и генеральный директор OMRON SINIC X Corporation, заявил: «Наши решения

для автоматизированного оптического контроля (AOI) играют центральную роль в обеспечении качества печатных плат. Поскольку технология MPS компании Columbia устойчива к ложным отражениям при проверке зеркальных поверхностей, таких как паяные соединения, кристаллы и поверхности микросхем, она оказалась

незаменимой для надежного 3D-контроля. По мере миниатюризации электронных компонентов технология, подобная MPS, способная с высокой точностью фиксировать 3D-формы, будет становиться все более важной для производства печатных плат». Технология, разработанная в университетской лаборатории, редко получает широкое распространение в такой быстро развивающейся и

требовательной области, как автоматизация производства. «Успешная коммерциализация технологии микрофазового сдвига подчеркивает как силу фундаментальных исследований Колумбийского университета, так и ценность тесного сотрудничества между академическими кругами и промышленностью для внедрения прорывных инноваций в реальные производственные

условия», — сказала Офра Вайнбергер, директор Columbia Technology Ventures в Колумбийском университете. «Когда мы начинали этот исследовательский проект, нас мотивировал фундаментальный вопрос: как восстановить точную трехмерную информацию, когда свет ведет себя сложным и неидеальным образом?» — сказал Гупта. «Мы показали, что, грамотно кодируя свет, можно отделить истинный трехмерный сигнал от шума, вызванного

межотражениями — давней нерешенной проблемы в трехмерной визуализации. Наблюдать за тем, как эта идея превращается в метод, применяемый в больших масштабах для обеспечения надежности критически важных технологий, стало одним из главных достижений в

моей карьере». Разработав подход, принятый в промышленности, исследователи продемонстрировали ценность академических исследований в привнесении свежих идей и строгого мышления в бизнес. «Академические исследователи изучают широкий спектр проблем, от теоретических вопросов, направленных на расширение базы знаний в данной области, до новых решений известных практических проблем», — сказал Наяр. «Очень приятно видеть, как одно из наших

изобретений решает важнейшую проблему в производстве продукции, которую мы используем ежедневно».

Технология 3D-зрения лежит в основе автоматизации производства

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики:

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ Новости Недели

13:17, 19 Фев Ethereum лежит на поддержке 6-летнего тренда Влияние на рынок:2Картина рынкаКапитализация крипторынка сократилась более чем на 1% за 24 часа до $2.31T, приблизившись к минимумам конца прошлой не...

00:17, 01 Мар Как обычное стекло может хранить данные 10 000 лет. Технология уже реальна Теперь данные можно хранить в обычном стекле.Изображение: Spiegelau Представьте, что архивы всего интернета, медицинские базы данных и библиотеки фил...

11:17, 09 Фев Исследователи обнаружили мозговой механизм, лежащий в основе «вспышек интуиции» Несмотря на десятилетия исследований, механизмы, лежащие в основе быстрых вспышек озарения, меняющих восприятие человеком окружающего мира, так назыв...

18:17, 18 Фев Инструмент на основе искусственного интеллекта предлагает виды деревьев и варианты их размещения для охлаждения городских улиц на 3,5 °C Благодаря разработанному в Квинслендском технологическом университете инструменту на основе искусственного интеллекта, оптимизирующему места посадки ...

10:17, 02 Фев Lexus снимет с производства купе LC Автомобиль будет выведен из модельного ряда японского автопроизводителя после девяти лет на конвейере. Прямого преемника у Lexus LC не будет. Возможн...

19:17, 17 Фев В Тверской области остановлена деятельность пищевого производства с паутинами В Тульской области обнаружили кишечную палочку в сухом яичном меланже «Волжаночка» производства ООО «Багира» из Тверской области, о чем уведомили Тве...

06:17, 17 Фев Финляндия запустила первую в Европе цепочку производства лития Финляндия начала добычу руды в карьере Сювяярви и запустила проект Keliber — первую в Европе интегрированную цепочку по производству лития, включающу...

09:17, 02 Фев Apple может изменить 12-летнюю стратегию производства чипов Компания TSMC была эксклюзивным поставщиком чипов для устройств Apple с 2014 года, однако эта 12-летняя монополия может подойти к концу. Согласно инф...

21:17, 28 Янв Предприятию по производству картонной упаковки в Тверской области выделят землю для расширения производства 28 января принято решение, необходимое для расширения производственных мощностей тверской типографии «Люксупак». «Компании планируется предоставить з...

22:17, 27 Янв УАЗ готовит крупнейшее обновление производства за всю историю. Российский внедорожник Sollers S9 начнут собирать в конце августа — начале сентября 2026 года УАЗ планирует начать производство нового рамного внедорожника Sollers S9 в конце августа — начале сентября 2026 года. О планах предприятия рассказал ...

03:17, 12 Фев Конец 30-летней истории культового спортседана Audi: бензиновый Audi S6 с мотором V6 снят с производства Эпоха мощных бензиновых седанов Audi S6 подошла к концу: немецкий автопроизводитель официально подтвердил, что в новом поколении модели версии S6 с д...