مشین وژن کیا ہے اور یہ کیسے مدد کر سکتا ہے؟
یہ سمجھنا کہ مشین وژن کیسے کام کرتا ہے آپ کو یہ تعین کرنے میں مدد مل سکتی ہے کہ آیا مشین وژن مینوفیکچرنگ یا پروسیسنگ میں ایپلی کیشن کے مخصوص مسائل کو حل کرتا ہے۔
لوگ اکثر یہ نہیں سمجھتے کہ مشین (کمپیوٹر، مصنوعی) وژن پروڈکشن لائن یا عمل کے لیے کیا کر سکتا ہے اور کیا نہیں کر سکتا۔ یہ سمجھنا کہ یہ کیسے کام کرتا ہے لوگوں کو یہ فیصلہ کرنے میں مدد مل سکتی ہے کہ آیا اس سے کسی درخواست میں مسائل حل ہوں گے۔ تو کمپیوٹر ویژن کیا ہے اور یہ اصل میں کیسے کام کرتا ہے؟
مصنوعی وژن ایک جدید ٹیکنالوجی ہے جس میں طبیعی دنیا کی تصاویر کے حصول، پروسیسنگ اور تجزیہ کرنے کے آلات شامل ہیں تاکہ ایسی معلومات پیدا کی جا سکیں جن کی تشریح اور ڈیجیٹل عمل کا استعمال کرتے ہوئے مشین کے ذریعے کیا جا سکے۔
صنعت میں مصنوعی وژن کا استعمال
کمپیوٹر وژن سے مراد ایک یا زیادہ کیمروں کے استعمال سے ہے جو خود بخود اشیاء کا معائنہ اور تجزیہ کرتے ہیں، اکثر صنعتی یا مینوفیکچرنگ ماحول میں۔ نتیجے میں ڈیٹا کو عمل یا پیداواری سرگرمیوں کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
یہ ٹیکنالوجی مشینوں کو ہر کام کے لیے درست فیصلے کرنے کے لیے درکار معلومات دے کر کاموں کی ایک وسیع رینج کو خودکار بناتی ہے۔
صنعت میں مصنوعی وژن کا استعمال پیداواری عمل کو آٹومیشن کی اجازت دیتا ہے، جس کے نتیجے میں کوالٹی کنٹرول کے استعمال اور ہر مرحلے میں زیادہ لچک کے ذریعے پیداوار کے بہتر نتائج برآمد ہوتے ہیں۔
فی الحال، صنعتی مصنوعی وژن کے استعمال سے پیداواری عمل میں نمایاں بہتری آئی ہے۔ اس نے کم قیمت پر اور صنعت کے تقریباً تمام شعبوں میں اعلیٰ معیار کی مصنوعات حاصل کرنا ممکن بنا دیا ہے، آٹوموٹو اور خوراک سے لے کر الیکٹرانکس اور لاجسٹکس تک۔
ایک عام استعمال ایک اسمبلی لائن ہو گی جہاں تصویر لینے اور اس پر کارروائی کرنے والے حصے پر آپریشن کے بعد کیمرہ متحرک ہو جاتا ہے۔ کیمرے کو کسی خاص چیز کی پوزیشن، اس کا رنگ، سائز یا شکل اور شے کی موجودگی کو چیک کرنے کے لیے پروگرام کیا جا سکتا ہے۔
مشین وژن معیاری 2D میٹرکس بارکوڈز کو تلاش اور ڈی کوڈ بھی کر سکتا ہے یا پرنٹ شدہ حروف کو بھی پڑھ سکتا ہے۔ پروڈکٹ کو چیک کرنے کے بعد، عام طور پر ایک سگنل پیدا ہوتا ہے جو اس بات کا تعین کرتا ہے کہ اگلا پروڈکٹ کے ساتھ کیا کرنا ہے۔ اس حصے کو کنٹینر میں ڈالا جا سکتا ہے، برانچ کنویئر تک پہنچایا جا سکتا ہے، یا دیگر اسمبلی کے کاموں تک پہنچایا جا سکتا ہے، اور نظام میں معائنہ کے نتائج کو ٹریک کیا جاتا ہے۔
کسی بھی صورت میں، کمپیوٹر ویژن سسٹم کسی چیز کے بارے میں اس سے کہیں زیادہ معلومات فراہم کر سکتا ہے۔ سادہ پوزیشن سینسر.
کمپیوٹر ویژن کو عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر:
- QA،
- ایک روبوٹ (مشین) کا کنٹرول،
- جانچ اور انشانکن،
- ریئل ٹائم پروسیس کنٹرول،
- ڈیٹا اکٹھا کرنا،
- مشین کی نگرانی،
- چھانٹنا اور گنتی کرنا۔
بہت سے مینوفیکچررز معائنہ کرنے والے اہلکاروں کی بجائے خودکار کمپیوٹر ویژن کا استعمال کرتے ہیں کیونکہ یہ بار بار معائنے کے لیے زیادہ موزوں ہے۔ یہ تیز، زیادہ مقصد ہے اور چوبیس گھنٹے کام کرتا ہے۔
کمپیوٹر ویژن سسٹمز فی منٹ سینکڑوں یا ہزاروں حصوں کا معائنہ کر سکتے ہیں اور انسانوں کے مقابلے زیادہ مستقل اور قابل اعتماد معائنہ کے نتائج فراہم کر سکتے ہیں۔ نقائص کو کم کر کے، آمدنی میں اضافہ کر کے، کمپلائنس کو آسان بنا کر اور کمپیوٹر ویژن کے ساتھ پرزوں کو ٹریک کر کے، مینوفیکچررز پیسے بچا سکتے ہیں اور اپنے منافع میں اضافہ کر سکتے ہیں۔
مشین کا وژن کیسے کام کرتا ہے۔
ایک مجرد فوٹو سیل صنعتی آٹومیشن کے میدان میں سب سے آسان سینسرز میں سے ایک ہے۔ ہم اسے "مجرد" یا ڈیجیٹل کہنے کی وجہ یہ ہے کہ اس کی صرف دو حالتیں ہیں: آن یا آف۔
ایک مجرد فوٹو سیل (آپٹیکل سینسر) کے آپریشن کا اصول روشنی کی شہتیر کو منتقل کرنا اور اس بات کا تعین کرنا ہے کہ آیا روشنی کسی چیز سے منعکس ہوتی ہے۔ اگر کوئی چیز نہیں ہے تو، روشنی فوٹو سیل ریسیور میں منعکس نہیں ہوتی ہے۔ ایک برقی سگنل، عام طور پر 24 V، رسیور سے منسلک ہوتا ہے۔
اگر آبجیکٹ موجود ہے تو سگنل آن ہو جاتا ہے اور اسے کنٹرول سسٹم میں ایکشن کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جب اعتراض حذف ہوجاتا ہے، سگنل دوبارہ بند ہوجاتا ہے۔
ایسا سینسر ینالاگ بھی ہو سکتا ہے۔ دو ریاستوں کے بجائے، یعنی آف اور آن، یہ ایک قدر واپس کر سکتا ہے جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ اس کے وصول کنندہ پر کتنی روشنی واپس آ رہی ہے۔ یہ 0 (جس کا مطلب روشنی نہیں) سے 255 تک (جس کا مطلب بہت زیادہ روشنی)، 256 اقدار واپس کر سکتا ہے۔
ایک مربع یا مستطیل صف میں ترتیب دیے گئے ہزاروں چھوٹے اینالاگ فوٹو سیلز کا تصور کریں جس کا مقصد کسی شے کے لیے ہے۔یہ سینسر جس مقام کی طرف اشارہ کر رہا ہے اس کی عکاسی کی بنیاد پر آبجیکٹ کی ایک سیاہ اور سفید تصویر بنائے گی۔ ان تصاویر میں انفرادی اسکین پوائنٹس کو "پکسلز" کہا جاتا ہے۔
بلاشبہ، تصویر بنانے کے لیے ہزاروں چھوٹے فوٹو الیکٹرک سینسر استعمال نہیں کیے جاتے۔ اس کے بجائے، لینس تصویر کو روشنی کا پتہ لگانے والے سیمی کنڈکٹر صف پر مرکوز کرتا ہے۔
یہ میٹرکس روشنی کے حساس سیمی کنڈکٹر آلات جیسے CCD (چارج کپلڈ ڈیوائس) یا CMOS (کمپلیمنٹری میٹل-آکسائیڈ-سیمک کنڈکٹر) کی صفوں کا استعمال کرتا ہے۔ اس میٹرکس میں انفرادی سینسر پکسلز ہیں۔
کمپیوٹر ویژن سسٹم کے چار اہم اجزاء
کمپیوٹر ویژن سسٹم کے چار اہم اجزاء ہیں:
- لینس اور روشنی؛
- تصویر سینسر یا کیمرے؛
- پروسیسر
- نتائج کی منتقلی کا ایک طریقہ، چاہے فزیکل ان پٹ/آؤٹ پٹ (I/O) کنکشن کے ذریعے ہو یا کسی اور مواصلاتی طریقے سے۔
کمپیوٹر وژن رنگین پکسل سکیننگ کا استعمال کر سکتا ہے اور اکثر پکسلز کی بہت بڑی صف کا استعمال کرتا ہے۔ سافٹ ویئر ٹولز کیپچر کی گئی تصاویر پر سائز، کنارے کی پوزیشننگ، حرکت، اور عناصر کی ایک دوسرے سے متعلقہ پوزیشن کا تعین کرنے کے لیے لاگو کیا جاتا ہے۔
لینس تصویر کو پکڑتے ہیں اور اسے روشنی کی صورت میں سینسر تک منتقل کرتے ہیں۔ کمپیوٹر ویژن سسٹم کو بہتر بنانے کے لیے، کیمرے کو مناسب لینز کے ساتھ جوڑا جانا چاہیے۔
اگرچہ لینز کی کئی قسمیں ہیں، فکسڈ فوکل لینتھ لینس عام طور پر کمپیوٹر ویژن ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ انتخاب کرتے وقت تین عوامل اہم ہیں: منظر کا میدان، کام کا فاصلہ، کیمرے کے سینسر کا سائز۔
روشنی کا اطلاق کسی تصویر پر مختلف طریقوں سے کیا جا سکتا ہے۔ روشنی جس سمت سے آرہی ہے، اس کی چمک، اور ہدف کے رنگ کے مقابلے اس کا رنگ یا طول موج کمپیوٹر کے نقطہ نظر کے ماحول کو ڈیزائن کرتے وقت غور کرنے کے لیے بہت اہم عوامل ہیں۔
اگرچہ روشنی ایک اچھی تصویر حاصل کرنے کا ایک اہم حصہ ہے، لیکن دو دیگر عوامل ہیں جو اس بات کو متاثر کرتے ہیں کہ تصویر کتنی روشنی حاصل کرتی ہے۔ لینس میں ایک سیٹنگ شامل ہوتی ہے جسے یپرچر کہا جاتا ہے، جو کم یا زیادہ روشنی کو لینس میں داخل کرنے کے لیے کھلتا یا بند ہوتا ہے۔
نمائش کے وقت کے ساتھ مل کر، یہ کسی بھی روشنی کے لاگو ہونے سے پہلے پکسل سرنی کو مارنے والی روشنی کی مقدار کا تعین کرتا ہے۔ شٹر کی رفتار یا نمائش کا وقت اس بات کا تعین کرتا ہے کہ تصویر کو پکسلز کے میٹرکس پر کتنی دیر تک پیش کیا جاتا ہے۔
کمپیوٹر ویژن میں، شٹر کو الیکٹرانک طور پر کنٹرول کیا جاتا ہے، عام طور پر ملی سیکنڈ کی درستگی کے ساتھ۔ تصویر پکڑنے کے بعد، سافٹ ویئر ٹولز لاگو ہوتے ہیں۔ کچھ تجزیہ سے پہلے استعمال کیے جاتے ہیں (پری پروسیسنگ)، دوسروں کا استعمال اس چیز کی خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جس کا مطالعہ کیا جا رہا ہے۔
پری پروسیسنگ کے دوران، آپ کناروں کو تیز کرنے، کنٹراسٹ بڑھانے، یا خلا کو پُر کرنے کے لیے کسی تصویر پر اثرات لگا سکتے ہیں۔ ان کاموں کا مقصد دوسرے سافٹ ویئر ٹولز کی صلاحیتوں کو بہتر بنانا ہے۔
مصنوعی بصارت ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو انسانی وژن کی نقل کرتی ہے اور آپ کو پیداواری عمل کے دوران حاصل کردہ تصاویر کو حاصل کرنے، اس پر کارروائی کرنے اور ان کی تشریح کرنے کی اجازت دیتی ہے۔مصنوعی بصارت کی مشینیں پیداواری عمل کے دوران موصول ہونے والی معلومات کا تجزیہ اور ڈی کوڈ کرتی ہیں تاکہ فیصلے کرنے اور خودکار عمل کے ذریعے انتہائی آسان طریقے سے کام کیا جا سکے۔ ان تصاویر کی پروسیسنگ مشین سے وابستہ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے، اور حاصل کردہ ڈیٹا کی بنیاد پر اس عمل کو جاری رکھنا اور اسمبلی لائنوں پر ممکنہ غلطیوں کی نشاندہی کرنا ممکن ہے۔
کمپیوٹر ویژن کا مقصد
یہاں کچھ عام ٹولز ہیں جو آپ اپنے ہدف کے بارے میں معلومات حاصل کرنے کے لیے استعمال کر سکتے ہیں:
- پکسل کاؤنٹ: آبجیکٹ میں روشنی یا گہرے پکسلز کی تعداد دکھاتا ہے۔
- کنارے کا پتہ لگانا: کسی چیز کا کنارہ تلاش کریں۔
- پیمائش (میٹرولوجی): کسی چیز کے طول و عرض کی پیمائش (مثلاً ملی میٹر میں)۔
- پیٹرن کی شناخت یا پیٹرن کی مماثلت: مخصوص پیٹرن تلاش کریں، میچ کریں یا گنیں۔ اس میں کسی ایسی چیز کا پتہ لگانا شامل ہو سکتا ہے جسے گھمایا جا سکتا ہے، کسی اور شے کے ذریعے جزوی طور پر چھپا یا جا سکتا ہے۔
- آپٹیکل کریکٹر ریکگنیشن (OCR): سیریل نمبرز جیسے متن کی خودکار پڑھنا۔
- بارکوڈ، ڈیٹا میٹرکس اور 2D بارکوڈ ریڈنگ: مختلف بارکوڈنگ معیارات میں موجود ڈیٹا اکٹھا کریں۔
- اسپاٹ کا پتہ لگانا: تصویر کے حوالے کے طور پر ایک دوسرے سے جڑے ہوئے پکسلز کے پیچ (جیسے کسی گرے آبجیکٹ میں بلیک ہول) کے لیے تصویر کو چیک کرتا ہے۔
- رنگ تجزیہ: رنگ کے لحاظ سے حصوں، مصنوعات اور اشیاء کی شناخت کریں، معیار کا اندازہ کریں اور رنگ کے لحاظ سے عناصر کو نمایاں کریں۔
معائنہ کے اعداد و شمار کو حاصل کرنے کا مقصد اکثر اس کا استعمال ہدف اقدار کے مقابلے میں پاس/فیل یا آگے بڑھنے/نہ کرنے کا تعین کرنے کے لیے ہوتا ہے۔
مثال کے طور پر، کوڈ یا بارکوڈ کو اسکین کرتے وقت، نتیجے میں آنے والی قدر کا موازنہ ذخیرہ شدہ ہدف کی قدر سے کیا جاتا ہے۔ پیمائش کی صورت میں، ماپا قدر کا موازنہ صحیح اقدار اور رواداری کے ساتھ کیا جاتا ہے۔
حروف نمبری کوڈ کو چیک کرتے وقت، OCR ٹیکسٹ ویلیو کا موازنہ درست یا ہدف کی قدر سے کیا جاتا ہے۔ سطح کے نقائص کی جانچ کرنے کے لیے، نقائص کے سائز کا موازنہ معیار کے معیار کے مطابق زیادہ سے زیادہ سائز سے کیا جا سکتا ہے۔
کوالٹی کنٹرول
صنعت میں مشین وژن کی بڑی صلاحیت ہے۔ یہ مصنوعی بصارت کے نظام استعمال کیے گئے ہیں۔ روبوٹکس میں، ہمیں پیداوار کے مختلف مراحل کے لیے ایک خودکار حل پیش کرنے کی اجازت دیتا ہے، جیسے کہ کوالٹی کنٹرول یا خراب مصنوعات کا پتہ لگانا۔
کوالٹی کنٹرول طریقوں اور آلات کا ایک مجموعہ ہے جو ہمیں پیداوار کے عمل میں غلطیوں کی نشاندہی کرنے کے ساتھ ساتھ ان کو ختم کرنے کے لیے مناسب اقدامات کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ حتمی مصنوعات پر بہت زیادہ مکمل کنٹرول فراہم کرتا ہے، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ جب یہ صارف تک پہنچے گی تو یہ مخصوص اور قائم شدہ معیار کے معیار پر پورا اترے گی۔
اس طرح، وہ مصنوعات جو کم از کم معیار کی ضروریات کو پورا نہیں کرتی ہیں، کو اس عمل سے خارج کر دیا جاتا ہے، اس طرح پیداواری عمل میں ممکنہ رکاوٹوں کو ختم کیا جاتا ہے۔ یہ مسلسل معائنہ اور بے ترتیب ٹیسٹ کرنے سے حاصل ہوتا ہے۔
پیداوار میں کوالٹی کنٹرول کے استعمال کے کئی فوائد ہیں:
- پیداوری میں اضافہ؛
- مادی نقصانات میں کمی؛
- قیمت میں کمی؛
- حتمی مصنوعات کا بہترین معیار۔
کمپیوٹر ویژن میں مواصلات
ایک بار پروسیسر اور سافٹ ویئر کے ذریعہ موصول ہونے کے بعد، یہ معلومات مختلف صنعتی معیاری مواصلاتی پروٹوکولز کے ذریعے کنٹرول سسٹم میں منتقل کی جا سکتی ہیں۔
بڑے کمپیوٹر ویژن سسٹمز اکثر ایتھرنیٹ/آئی پی، پروفیٹ، اور موڈبس ٹی سی پی کو سپورٹ کرتے ہیں۔ RS232 اور RS485 سیریل پروٹوکول بھی عام ہیں۔
ڈیجیٹل I/O اکثر ایکٹیویشن سسٹم میں بنایا جاتا ہے اور نتائج کی رپورٹنگ کو آسان بناتا ہے۔ کمپیوٹر وژن مواصلاتی معیارات بھی دستیاب ہیں۔
نتیجہ
مصنوعی وژن کے نظام میں وسیع اقسام کی ایپلی کیشنز ہوتی ہیں اور ان کو مختلف صنعتوں اور ہر پروڈکشن لائن کی مختلف ضروریات کے مطابق ڈھالا جا سکتا ہے۔ آج، کوئی بھی کمپنی جو ایک خاص معیار کے مطابق مصنوعات تیار کرتی ہے وہ اپنے مینوفیکچرنگ کے عمل کے حصے کے طور پر کمپیوٹر ویژن سے فائدہ اٹھا سکتی ہے۔
مصنوعی وژن کے نظام کے جسمانی اصولوں اور صلاحیتوں کو سمجھنا اس بات کا تعین کرنے میں مددگار ثابت ہو سکتا ہے کہ آیا ایسی ٹیکنالوجی کسی خاص معاملے میں مینوفیکچرنگ کے عمل کے لیے موزوں ہے۔ عام طور پر، انسانی آنکھ جو کچھ بھی دیکھ سکتی ہے، کیمرہ دیکھ سکتا ہے (کبھی زیادہ، کبھی کم)، لیکن اس معلومات کو ڈی کوڈ کرنا اور منتقل کرنا کافی پیچیدہ ہو سکتا ہے۔