Yapay Görme Ekipmanları ve Yazılımları – Görüntü İşlemenin Anatomisi

Yapay Görme ve Görüntü İşleme: Kalite Kontrolde Devrim Yaratan Teknoloji (Blog Yazı Dizisi Bölüm 2)

Merhaba değerli okuyucu. Bir önceki bölümde Yapay Görme’nin ne olduğunu ve temel işleyiş mantığını inceledik. Bir yazılım mühendisi olarak, bu teknolojinin mutfağının, yani onu hayata geçiren donanım ve yazılım bileşenlerinin ne kadar kritik olduğunu biliyorum. Hatta çoğu zaman, bir sistemin başarısı %50 yazılım, %50 donanım ve aydınlatma konfigürasyonuna bağlıdır. Bu dengeyi sağlamadan, en parlak yazılım bile en karanlık odada kaybolur.

AMR TEKNOLOJİ’de, projenin en başından itibaren, hangi kameranın, hangi lensin ve hangi ışığın kullanılacağına mekanik tasarım ve otomasyon entegrasyonu yetkinliklerimizle birlikte karar veriyoruz. Çünkü bir yazılım, en doğru görüntüyü almadıkça, ne kadar zeki olursa olsun doğru kararı veremez. Bu bütünsel yaklaşım, başarımızın temel direklerinden biridir. Bu yazıda, bu karmaşık yapının her bir parçasını derinlemesine inceleyeceğiz.

Görüntü İşleme Sisteminin Donanım Anatomisi: Işık, Göz ve Kas

Yapay görme sistemini insan vücuduna benzetebiliriz: Aydınlatma (Çevre) + Kamera/Lens (Göz) + Görüntü İşleme Ünitesi (Beyin) + PLC/Aktüatör (Kas). Bu benzetme, her bir bileşenin birbirine olan bağımlılığını ve kritik rolünü net bir şekilde ortaya koyar. Şimdi bu benzetmedeki her bir parçayı detaylandıralım.

Işık: Görüntü Kalitesinin Temeli (Aydınlatma Çözümleri)

Endüstriyel görüntü işlemede, çevresel ışıktan bağımsız, kontrollü aydınlatma olmazsa olmazdır. Kusurları görünür kılan, parlaklık farkı (kontrast) ve gölgedir. Yanlış aydınlatma, en pahalı kamerayı bile işe yaramaz hale getirebilir. Unutmayın, kamera ne kadar iyi olursa olsun, göremediği bir şeyi işleyemez.

• Halka Işıklar (Ring Lights): Genellikle yüzeyin homojen aydınlatılması için kullanılır. Işık kaynağının kamera lensinin etrafına dairesel bir şekilde yerleştirilmesiyle, gölgeler minimuma indirilir. Beyaz Eşya panellerindeki etiket veya logo varlığı/yokluğu gibi uygulamalarda iyi sonuç verir. Bu ışıklar, özellikle parlak yüzeylerde istenmeyen parlamalara neden olabileceği için dikkatli kullanılmalıdır.
• Arka Işıklar (Backlights): Nesnenin siluetini çıkarmak, yani geometrik ölçümler yapmak için idealdir. Işık, parçanın arkasından gelir ve kameranın önünde sadece nesnenin gölgesi kalır. Bu yöntem, nesnenin konturlarını son derece net bir şekilde belirginleştirir. Örneğin, bir Otomotiv bağlantı elemanının (somun/cıvata) doğru diş sayısını ve çapını hatasız ölçmek için kullanılır. Keskin kenar tespiti gerektiren tüm uygulamalar için vazgeçilmez bir çözümdür.
• Koaksiyel Işıklar (Coaxial/Diffuse Lights): Yansıtıcı (parlak) yüzeylerde parlamayı (glare) en aza indirmek ve homojen bir aydınlatma sağlamak için kritiktir. Bu ışıklar, ışığı kameranın optik ekseniyle aynı hizada yansıtır, böylece yüzeydeki yansımalar doğrudan kameraya değil, yaygın bir şekilde dağılır. Otomotiv boya yüzeyindeki veya kaplamadaki minik kusurları tespit etmede hayati rol oynar.
• Alan Tipi Işıklar (Area Lights) ve Çubuk Işıklar (Bar Lights): Geniş yüzeylerin aydınlatılması veya belirli açılardan gölge oluşturularak yüzey kusurlarını (çizik, çukur) belirginleştirmek için kullanılır. Bar ışıklar, özellikle yüzeye çok düşük bir açıyla yerleştirilerek, normalde görünmeyen minik hataların derin gölgeler oluşturmasını sağlar. Bu teknik, “yüzey muayenesi” olarak bilinir ve cam, metal veya plastik yüzeylerdeki kusurları bulmada çok etkilidir.
• Flaşlama (Strobing): Hızla hareket eden parçaların net, hareketsiz görüntüsünü yakalamak için kameranın deklanşör süresiyle senkronize edilen çok kısa ve yoğun ışık patlamalarıdır. Yüksek hızlı üretim hatlarında vazgeçilmezdir. Bir parçanın saniyede metrelerce hareket ettiği durumlarda, flaşlama sayesinde saniyenin milyonda biri kadar süren bir ışık patlamasıyla bulanık olmayan bir görüntü elde edilir. Bu, hata ayıklama ve ölçüm süreçlerini inanılmaz derecede hassaslaştırır.

Göz: Detayları Yakalama Sanatı (Endüstriyel Kameralar ve Lensler)

Sıradan kameralar, endüstriyel ortamın zorluklarına (toz, titreşim, hız) dayanamaz. Bu yüzden Endüstriyel Kameralar kullanılır. Bu kameralar, sağlam gövdeleri, yüksek kare hızları ve hassas senkronizasyon yetenekleriyle öne çıkar.

• Alan Tipi Kameralar (Area Scan Cameras): Klasik fotoğraf makineleri gibi, bir alandaki görüntüyü tek bir anda yakalar. Çoğu kalite kontrol ve robot yönlendirme uygulamasının temelini oluşturur. Tek bir karede geniş bir alanı tarayabildikleri için, statik veya yavaş hareket eden parçaların kontrolünde en yaygın kullanılan kamera türüdür.
• Çizgi Tipi Kameralar (Line Scan Cameras): Tek bir piksel sırasından oluşur ve ürün hareket ettikçe (genellikle bir konveyör bant üzerinde) görüntüyü satır satır yakalayarak birleştirir. Çok yüksek çözünürlük gerektiren veya sürekli hareket eden nesnelerin (örneğin rulo halindeki metal sac veya kumaş) muayenesinde kullanılır. Beyaz Eşya sektöründe geniş metal yüzeylerin kusur analizi için idealdir. Bu kameralar, saniyenin binde biri kadar hızlarda bile kusursuz görüntüler oluşturabilir.
• 3D Görüntüleme Kameraları (3D Vision): Lazer profilleyiciler veya yapılandırılmış ışık (structured light) yöntemlerini kullanarak nesnenin sadece 2D görüntüsünü değil, aynı zamanda yükseklik, derinlik ve hacim bilgilerini de yakalar. Bu, bir Otomotiv şanzıman parçasındaki montaj derinliğini veya bir contanın yüksekliğini kontrol etmek gibi hassas ölçüm görevleri için kritik öneme sahiptir. 3D kameralar, parçanın geometrisini tam olarak anladığı için, geleneksel 2D yöntemlerle çözülemeyen birçok karmaşık sorunun üstesinden gelir.
• Lensler: Kameranın görme açısını ve odak uzaklığını belirler. Lens seçimi, uygulamanın başarısı için kamera seçiminden bile daha önemlidir.
  • Telesentrik Lensler: Endüstriyel ölçümlerde en çok tercih edilenlerdir. Parçanın kameraya olan uzaklığı değişse bile büyütme oranını sabit tutarak perspektif hatasını ortadan kaldırır. Bu, yüksek hassasiyetli boyutsal ölçümlerde (örneğin bir sensör yuvasının çapı) mutlak gerekliliktir. Geleneksel lenslerin aksine, nesnenin boyutunda herhangi bir bozulma olmaz.

Beyin: İşleme ve Karar Verme Gücü (Görüntü İşleme Üniteleri)

Yakalanan verinin analiz edildiği yerdir. Bu, sistemin en “akıllı” parçasıdır.

• PC Tabanlı Sistemler: Yüksek çözünürlük, yüksek hız ve karmaşık algoritmalar (özellikle Derin Öğrenme modelleri) gerektiren uygulamalar için kullanılır. Görüntü yakalama kartı (Frame Grabber) aracılığıyla kameradan gelen veriyi alır ve genellikle yüksek performanslı endüstriyel bir bilgisayarda çalışır. AMR TEKNOLOJİ’nin %100 kendi yazılımı, bu güçlü platformların tüm potansiyelini kullanır. Bu sistemler, büyük veri setlerini anlık olarak işleyebilme kapasitesine sahiptir.
• Akıllı Kameralar (Smart Cameras): Kamera, işlemci ve görüntü işleme yazılımının tek bir kompakt gövdede birleştiği sistemlerdir. Daha basit, hızlı ve düşük maliyetli “Var/Yok” veya temel ölçüm görevleri için idealdir. Kurulumu ve entegrasyonu (PLC ile iletişim) kolaydır. Görüntü işleme yazılımı doğrudan kameranın içine gömülüdür, bu da ekstra bir bilgisayar ihtiyacını ortadan kaldırır.

Görüntü İşleme Yazılımları: Sihrin Gerçekleştiği Yer

Donanım veriyi toplar, ancak bu veriyi bilgiye dönüştüren yazılımdır. AMR TEKNOLOJİ’de, tüm yazılımlarımızı kendi mühendislerimizle geliştirmemiz, müşteriye hızlı adaptasyon, benzersiz algoritmalar ve rakipsiz destek sunmamızı sağlar.

Geleneksel Görüntü İşleme (Rule-Based Vision)

Bu yaklaşım, programcının önceden tanımladığı kurallar ve algoritmalar setine dayanır. Siyah ve beyaz kutularla düşünebiliriz. Bu yöntem, tahmin edilebilir ve tekrarlanabilir görevler için mükemmeldir.

• Kenar Tespiti (Edge Detection): Nesnelerin sınırlarını bulur. Boyutsal ölçümlerin temelidir. Canny, Sobel gibi algoritmalarla çalışır ve bir nesnenin tam konturlarını milimetrenin çok küçük bir hassasiyetinde belirleyebilir.
• Desen Eşleştirme (Pattern Matching): Önceden tanımlanmış bir deseni (örneğin bir parça üzerindeki yazı, logo veya montaj deliği) görüntünün içinde bulur ve konumunu belirler. Robot yönlendirme (pick-and-place) ve konum kontrolünde kritik öneme sahiptir.
• Optik Karakter Tanıma (OCR) / Doğrulama (OCV): Ürünler üzerindeki seri numaraları, tarih kodları veya etiket bilgilerini okur ve doğrular. İzlenebilirlik (Traceability) için temel araçtır. Otomotiv ve Beyaz Eşya parçalarındaki lazerle kazınmış kodların okunmasında sıklıkla kullanılır.
• Renk Analizi: Ürünün veya etiketlerin doğru renkte olup olmadığını kontrol eder. Renk tayfı ve parlaklık değerleri üzerinden çalışarak, kalite kontrol süreçlerinde önemli bir rol oynar.

Derin Öğrenme Tabanlı Görüntü İşleme (Deep Learning Vision)

Geleneksel yöntemlerin yetersiz kaldığı, kusurların değişken olduğu ve matematiksel olarak modellenmesinin zor olduğu durumlar için idealdir. Yapay Zeka’nın gücünü kullanır.

• Anomali Tespiti (Anomaly Detection): “Normal olanı öğren, normal olmayanı hata olarak işaretle.” prensibiyle çalışır. Mükemmel (sağlam) ürünlerin binlerce örneğiyle eğitilir ve daha önce hiç görmediği, ancak “normal” kalıba uymayan her şeyi hata olarak sınıflandırır. Beyaz Eşya kapaklarının veya Otomotiv plastik parçalarının karmaşık yüzey kusurları (çizik, leke, enjeksiyon hatası) için mükemmeldir.
• Sınıflandırma (Classification): Tespit edilen hatanın türünü otomatik olarak kategorize eder (örneğin “Çatlak,” “Boya Hatası,” “Çapak”). Bu, kök neden analizini kolaylaştırır ve üretim süreçlerinin iyileştirilmesine olanak tanır.
• Nesne Tespiti (Object Detection): Görüntüdeki nesnelerin nerede olduğunu ve ne olduğunu (etiket, soket, conta vb.) tanımlar. Karmaşık montaj kontrolünde her bir bileşenin varlığını ve doğru pozisyonunu denetlemede kullanılır.

AMR TEKNOLOJİ Farkı: Hibrit Yaklaşımın Gücü

Biz sadece standart yazılımları entegre etmiyoruz. Kendi yazılım ekibimiz, müşterinin özgün ve zorlu problemlerine özel, makine öğrenmesi ve geleneksel yöntemleri harmanlayan hibrit algoritmalar geliştirir. Bu, projeyi sıfırdan zirveye taşırken, hem hız hem de hassasiyette rakipsiz çözümler sunmamızı sağlar. Müşterilerimiz için bu, özel bir donanım/mekanik tasarımla birleştirilmiş, esnek ve geleceğe dönük bir yatırım demektir.

Siz de teknolojinin en uç noktası olan Derin Öğrenme tabanlı çözümlerimizle tanışmak ve üretim kalitenizi yeniden tanımlamak için bize ulaşın.

Sevgiyle kalın.