Začíná věk dospělosti
Počítačové vidění pro řízení procesů
Bezchybová montáž víček olejových nádrží pomocí obrazových snímačů
POČÍTAČOVÉ VIDĚNÍ 0/-(¬6¬þ·:%.·
Příloha
Kamerový systém PV500
ZLATÝ AMPER Panasonic Electric Works Czech s.r.o. Průmyslová 1, 348 15 Planá Tel.: 374 799 990, Fax: 374 799 999
[email protected] www.panasonic-electric-works.cz
ControlEng_200x267 mm_PV500.indd 1
11.9.2008 15:30:52
52
Začíná věk dospělosti TECHNICI ZJIŠŤUJÍ, ŽE POČÍTAČOVÉ VIDĚNÍ MŮŽE NAHRADIT SLOŽITĚJŠÍ SYSTÉMY NA BÁZI BODOVÝCH SENZORŮ. BĚHEM SVÉ EXISTENCE SE STÁLE ČASTĚJI STÁVALY LEPŠÍ VARIANTOU MNOHA KOMPLIKOVANÝCH SYSTÉMŮ ŘÍZENÍ A MONITORINGU A JAK SE ZDÁ, PRÁVĚ NYNÍ PROŽÍVAJÍ SVOU DALŠÍ RENESANCI. NOVÝCH PŘÍSTUPŮ V OBLASTI POČÍTAČOVÉHO VIDĚNÍ EXPONENCIÁLNĚ NARŮSTÁ A ZŘEJMĚ TENTO TREND JEN TAK NESKONČÍ. www.controlengcesko.com
G
PŘÍLOHA CONTROL ENGINEERING ČESKO
1
Počítačové vidění dyž jsem se zhruba před 35 lety začal poprvé zabývat technologií počítačového vidění, stříhací stoly se teprve začaly dodávat na trh jako komerční produkty a zpracování obrazu bylo alchymií. S postupným uzráváním technologie počítačového vidění obrazové senzory vyspěly do několikamegapixelového rozlišení a stříhací stoly byly stále dokonalejší a propracovanější a nakonec se začlenily do elektroniky kamer. Kamery do sebe ve finále absorbovaly i počítače na zpracování obrazu. Software pro zpracování obrazu – původně knihovna nástrojů pro funkce zvané „stanovení prahu“, „analýza skvrn“ a další tajemné operace – se proměnil v průvodce, které mohou technici využívat pro vytváření praktických aplikací, i kdyby měli jen základní znalosti koncepce počítačového vidění. V současnosti je technologie počítačového vidění připravena zaujmout své místo jako hlavní technologie snímání. Řídící technici
K
zjišťují, že může být nepostradatelným nástrojem pro získávání informací o stavu systému, které se automaticky předávají do řídicích systémů – zejména pokud aplikace souvisí s polohováním. Mnoho dodavatelů systémů počítačové vidění přestalo používat termíny, jako jsou „kamera“ a „systém počítačového vidění“, ve prospěch termínů „obrazové zařízení“ a „obrazový snímač“, které lépe popisují to, co jejich produkty mohou technikům nabídnout. Zároveň se přesunul důraz ze specifikace systému na zkoumání, co vám vlastně počítačové vidění může přinést. Počítačové vidění dokáže velmi rychle shromažďovat ohromný objem dat z reálného světa a přeměnit je na přesné informace stručně popisující to, co technici potřebují vědět. Díky novému důrazu na to, co počítačové vidění může přinést, namísto posuzování, čím vlastně je, ve skutečnosti klesly ceny některých jednotek. Levné jednotky, navržené se zdroji
Počítačové vidění dokáže nahradit mnoho bodových senzorů
Velký počet detektorů přítomnosti / absence Jeden senzor počítačového vidění
Zdroj: Balluff a Control Engineering
Ověření správného balení hliníkových plechovek v kartonech pomocí laserových bodových skenerů by vyžadovalo n+1 senzorů, kde n je počet plechovek v krabici. Tento úkol může zvládnout jediná inteligentní kamera.
2
CONTROL ENGINEERING ČESKO PŘÍLOHA
G
www.controlengcesko.com
Počítačové vidění Zpočátku byl tento systém instalován pro právě tak dostačujícími, aby prováděly konkontrolu správné instalace rozvodového řetězu krétní třídu úkolů, nyní mohou cenou i výkomotoru DOHC 88. Není potřeba dodávat, že nem konkurovat tradičnějším polím bodových senzorů, které shromažďují v aplikacích řízení Počítačové vidění kontroluje data v reálném čase. utažení matice třemi způsoby Výhodou je, že systémy počítačového vidění lze Kontrola usazení matice snadněji nastavit, zaučit a udržovat, než je tomu u mnohem složitějších vícejednotkových polí bodových senzorů. Počítání závitů Pro ujasnění jejich rozdílu – bodové senzory měří jeden parametr na jednom místě v prostoru. Jsou to například Obrazový termočlánky, indukční snímač senzory přiblížení, kodéry polohy a laserové Sledování paprsky. Systémy postlačení péro podložky čítačového vidění na druhou stranu využíva- Zdroj: Balluff a Control Engineering jí technologii plošného nebo řádkového skenování kamery pro zísse brzy v závodě Harley Davidson mezi techkání dat z velkého počtu bodů v rámci jasně niky rozkřiklo, že se zde bude v brzké době definovaného zorného pole. Pokrývají rovněž instalovat systém počítačového vidění, a skoro široký spektrální rozsah od infračerveného každý přicházel s nápady, jak by se dal tento přes viditelné až po ultrafialové světlo. Tato systém efektivně využít. Při dokončení instatechnologie pořizování snímků je podporována lace byl systém naprogramován pro provádění výkonnými výpočetními zdroji, které extrahují 30 testů, včetně kontroly plného utažení řetěpřesně ty informace, jež řídicí systém potřezového kola. Kontrola utažení matice nevypadá jako zábuje, ať už jde o měření teploty určitého bodu ležitost, kterou by systém počítačového viděmotoru, vykazování statistického rozložení vaní mohl zvládnout, ale je to přesně naopak. riací parametru kvality nebo kontrolu správného umístění jednotlivých součástek na desce Existují nejméně tři způsoby, jak systém počíplošných spojů. tačového vidění může ve výrobním prostředí ověřit, že matice je řádně utažena: • Kontrola správného usazení – Když automaTechnici společnosti Harley-Davidson tický systém instaluje matici, našroubovává přecházejí na počítačové vidění ji oproti jinému prvku, jako je podložka nebo Myšlenka, že počítačové vidění, použije-li se díl, který má matice držet, a systém počítas rozmyslem, může nahradit překvapující počového vidění může snadno určit, zda je mačet senzorů, není nová. Před sedmi lety jsem tice na tomto prvku správně usazena. Pokud napsal článek o tehdejším novém robotickém není, bude existovat přinejmenším tmavý inspekčním systému v montážním závodě spostín odhalující mezeru namísto tenké linie, lečnosti Harley-Davidson. Tento systém zakde se matice stýká s plochou, vůči níž má váděl systémový integrátor ze Středozápadu, být utažena. s nímž jsem vedl rozhovor pro onen článek. www.controlengcesko.com
G
Tři způsoby kontroly šroubu: kontrola řádného usazení, počet závitů vystupujících z montážního celku nebo sledování deformace pérové podložky.
PŘÍLOHA CONTROL ENGINEERING ČESKO
3
Počítačové vidění • Počet závitů – Dnešní přesné a opakovatelné automatizované výrobní systémy vyrábějí všechny součástky naprosto stejné, včetně počtu závitů na jakémkoli závitovém upevňovacím prvku. Měřením počtu závitů vystupujících nad matici může systém počítačového vidění sledovat míru utažení matice při správném momentu. • Sledování deformace – Pokud matice stlačuje pérovou, hvězdicovou nebo zvlněnou podložku, nebo dokonce stlačuje deformovatelný díl, systém počítačového vidění může zjistit, pokud a nakolik je stlačovaný díl přítlakem deformován. Od dokončení zmiňovaného článku jsem viděl mnoho aplikací, kde technici využívali systém počítačového vidění pro řešení složitých problémů aplikací snímání a uplatňovali přitom netradiční přístupy. Tradiční a zavedený způsob uvažování v případě počítačového vidění samozřejmě představuje automatizovaná kontrola.
Nebojte se nových přístupů Každý ví, že počítačové vidění lze využívat pro kontrolu montážních celků, posuzování rozměrů a čtení firemního loga. Nejzajímavější jsou ale netradiční aplikace, které jsou potenciálně pro techniky řízení také nejužitečnější. Například vloni jsem se setkal s aplikací, kdy elektrorozvodný podnik chtěl monitorovat hladinu v olejem plněných izolátorech umístěných na vysokonapěťových transformátorech. Aby mohly rozvodné podniky efektivně přenášet velký objem elektrické energie, musejí napětí zesílit do řádu megavoltů. Rozptylové ztráty v dálkovém vedení jsou úměrné přenášenému proudu a proud potřebný pro přenos určitého objemu elektrické energie je nepřímo úměrný napětí. Dálkové vedení, přenášející řekněme 1,2 MV, může nést 10 000krát více elektrické energie na ampér než přenosové vedení, pracující se 120 V, a to před překročením bezpečné výše proudu. Pro zesílení napětí nebo jeho vrácení na síťovou úroveň rozvodné podniky používají transformátory. Vysokonapěťové transformátory však podléhají ztrátovému internímu vybíjení. Pro ochra-
4
CONTROL ENGINEERING ČESKO PŘÍLOHA
G
www.controlengcesko.com
nu před tímto vybíjením výrobci plní celý vnitřní prostor olejem s vysokou čistotou, který je nevodivý. Kromě toho, že olej vyplní veškerý prostor, je rovněž odolný proti poškození elektrickým vybíjením, takže má mnohem delší provozní životnost než izolátory z pevných materiálů, jako je epoxidová pryskyřice nebo dokonce sklo. Rozvodný podnik si uvědomil, že transformátorový olej přebírá teplo z měděného vinutí transformátoru pod proudem a přenáší je ven na skříň. Pokud je hladina oleje nízká, skříň nebude zcela zaplněna. Boční stěna bude zahřátá do výše hladiny oleje a chladnější nad ní. Rozvodný podnik použil infračervenou kameru pro měření výšky, v níž dochází k náhlé změně teploty, a tím dosáhl dálkového měření výšky hladiny oleje, aniž by musel překročit bezpečnostní ohrazení okolo transformátorové stanice. Nebyla nutná žádná odstávka a na jednom snímku bylo možno měřit hladiny v mnoha transformátorech. I když tato aplikace nebyla v dané době automatizovaná, je dobře vidět, jak lze techniku automatizovat a používat pro kontrolu výšky jakékoli horké nebo chladné kapaliny. Protože počítačové vidění dokáže měřit jakékoli proměnné, jejichž hodnota se odráží v rozdílech ve vyzařování nebo odrazu infračerveného/viditelného/ultrafialového světla, a sledovat až miliony míst najednou, jeho rozsah použití je omezen pouze fantazií technika, který je používá. Dnešní systémy počítačového vidění využívají vyspělou počítačovou technologii, včetně kompaktních, výkonných procesorů, vyspělých softwarových algoritmů, pokročilých uživatelských rozhraní a vysokorychlostních sítí pro sběr dat, jejich redukci na potřebné informace a jejich předání řídicímu systému podle potřeby. Tyto systémy, nabízené jako produkty „inteligentního počítačového vidění“, nabízejí technikům řízení flexibilní technologií snímání za konkurenceschopných nákladů na pořízení. ce C. G. Masi je vedoucí redaktor časopisu Control Engineering. Kontaktujte jej e-mailem na adrese
[email protected].
Placená inzerce
ADOMO – vizuální snímání detailů na větších plochách V průmyslu se často objevují úlohy pro systémy strojového vidění, kde je nutno vizuálně kontrolovat detaily na větších plochách v plném rozlišení kamery. Jedná se například o čtení kódů a kontrolu součástek na vícenásobných deskách plošných spojů, čtení etiket na paletách s výrobky, čtení kódů na ocelářských výrobcích z velké vzdálenosti apod. Řešením těchto úloh je použití systému ADOMO firmy MODI GmbH, Německo.
Princip systému ADOMO
Spočívá v elektronicky řízeném nastavitelném zrcadle, ve kterém kamera vidí detail kontrolované plochy. Polohu zrcadla je možné nastavovat ve dvou osách pomocí krokových motorů řízených elektronickou jednotkou, která je součástí systému ADOMO. Systém ADOMO je vhodný jak pro kontrolu detailů na relativně malých plochách, např. 200 × 200 mm, tak pro čtení kódů na návěsech kamionů nebo čtení kódů ze vzdálenosti 15 m na ocelářských výrobcích. Doba nastavení zrcadla do jiné polohy je závislá na úhlu otočení zrcadla a pohybuje se v desítkách milisekund.
který spojuje přehlednost s volbou detailních informací a s jednoduchou ovladatelností. Pomocí tohoto softwaru je možno snadno a rychle sestavit testovací program a nastavit a načíst referenční objekty. VCSP obsahuje řadu přednastavených algoritmů, které uživatel snadno upraví pro příslušnou úlohu.
Inteligentní vyhledávání
Není-li zcela jasné, kde se např. kód na výrobku nachází, je možné systém ADOMO doplnit ještě jednou kamerou, která snímá scénu (např. paletu) a vyhledává etikety s kódy. Nalezené pozice předá tato externí kamera systému ADOMO a ten z těchto pozic přečte zadané informace.
Varianty a doplňky systému ADOMO
Systém ADOMO se dodává v mnoha provedeních a krytích. Základním provedením je systém určený pro kontrolu výrobků, rozměrů, čtení kódů. Zjednodušenou variantou je systém ADOMO MINI určený pouze pro čtení kódů. Dále jsou vyráběny systémy ADOMO v robustním provedení pro venkovní použití v dopravě a logistice – čtení kódů na návěsech kamionů a pro čtení kódů v ocelárenském průmyslu.
Kamery a programování
Systém ADOMO lze vybavit libovolnou kamerou. Původně je však optimalizován pro kamery Cognex In-Sight. V případě použití těchto kamer je možné plně využít vývojové prostředí VCSP. Systém ADOMO může obsluhovat až 2 000 pozic zrcadla. Komunikaci s okolím zajišťují standardní komunikační rozhraní RS232 a Ethernet. Výsledek testu se zobrazuje červenou a zelenou LED, popř. na vestavěném displeji.
Vývojové prostředí VCSP
Jde o nástroj pro programování, ovládání, ladění, sledování a vyhodnocení obrazu. Software VCSP je intuitivní nástroj,
Průmyslová automatizace • www.applic.cz z Applic s. r. o., Puškinova 445, 460 08 Liberec, cz tel.: 485 382 222, fax: 485 382 211, e-mail:
[email protected] kompletní dodávky konzultace projekce dodávky realizace servis řízení strojů a technologií vývoj a výroba řídicích systémů aplikace řídicích systémů označování výrobků (1D a 2D kódy) dispečerské systémy certifikace pro systémy Simatic S7 včetně grafických terminálů COGNEX Machine vision COGNEX Applic – systémový integrátor pro Českou republiku dodávky ucelených systémů a řešení dodávky komponentů Cognex y Dataman – scannery pro datamatrix kódy Checker – jednoduché a levné porovnávání obrazů In-Sight – inteligentní kamery bez potřeby PC PC-vision – řízení pomocí PC
Automatizované kamerové testovací systémy vána je přítomnost a pozice dílů. Kontrole podléhají jak malé komponenty uvnitř světel (šroubky, kabely, vlnovody, úchyty atd.), tak také větší (výbojky, žárovky, popisky, čárové kódy, zámky aj.). Testy rovněž zabezpečí kontrolu správnosti osazení světlometu. Následně umožní provádění dalších nastavení a funkčních testů bez nebezpečí poškození světlometu. Testování se většinou provádí pomocí algoritmů porovnávání snímaného obrazu s referenčním obrazem, které jsou v případě nutnosti doplněny o další funkce související například s vyhledáváním hran, srovnáváním intenzit a podobně. Na základě nalezených odchylek mezi obrazy se vyhodnocují chybějící části.
Obrázek 1. Uživatelské rozhraní aplikace pro vyhodnocení homogenity světelného svazku a rozhraní světlometů.
V době, kdy se začala divize Virtuální instrumentace společnosti ELCOM, a. s. zabývat oblastí zpracování obrazu pro průmyslové aplikace, byla většina kontrol na výstupních linkách velkých výrobců prováděna speciálně školenými operátory manuálně. Vývoj v oblasti počítačů a hardwaru pro snímání obrazu již v té době umožňoval přenechat některé úlohy automatizovaným pracovištím a operátory nahrazovat. Bylo tedy možné redukovat náklady na kontrolu kvality a přitom zvýšit její jednoznačnost, rychlost a spolehlivost. Díky neustálému technologickému pokroku je tento trend zřetelný i nyní a automatizované stroje provádějí stále složitější úlohy, při nichž dokáží často kontrolovat i parametry, na které lidský zrak nestačí.
Automobilový průmysl Jednou z oblastí, kde se ve velké míře systémy kontroly založené na zpracování obrazu nasazují, je automobilový průmysl. Největší důraz je kladen na kvalitu a bezchybnost produktů, které mohou v konečném důsledku zachránit nebo zmařit lidský život. Kontrolováno je vše od nejmenších součástek až po celé sestavené celky. Příkladem může být montáž, seřizování a kontrola světlometů automobilů. Ve světlometech se vyskytuje celá řada mechanických a elektronických dílů, které je potřeba správně nastavit a následně zkontrolovat pro zaručení bezpečnosti provozu na komunikacích. Mezi kontrolované parametry patří mimo jiné kontrola přítomnosti dílů, ověření homogenity a tvaru světelného svazku a kontrola hranice mezi světlou a tmavou oblastí. Světlomety je díky údajům z testů možné seřídit dle zadaných parametrů, a tímto připravit pro expedici.
Ověření homogenity svitu a svítivosti ve světlé a tmavé oblasti, kontrola rozhraní Automobilové světlomety jsou svým designem schopné poskytnout dostatečně intenzivní světlo směrující k silnici, zatímco oblast ve výšce řidiče protijedoucího auta zachovávají neosvětlenou. Toto zamezí oslnění nebo krátkodobému oslepnutí, které může způsobit nehodu. Projekci profilu světlé a tmavé oblasti světlometu lze vidět na obrázku 1. Dnešní kamerové systémy provádějí kontrolu rozhraní mezi tmavou a světlou oblastí a kontrolují jeho profil a homogenitu. Důraz je kladen na co nejostřejší rozhraní mezi osvětlenou a tmavou oblastí. Algoritmy pro analýzu snímaného obrazu jsou navrhnuty tak, aby dokázaly rozhraní mezi světlem a tmou správně nalézt a provést na něm požadovaná měření. Kontrolována je šířka rozhraní, profil rozhraní a intenzita světla v zadaných bodech, řezech nebo oblastech. Tyto údaje umožní specifikovat homogenitu světla a tmy a odhalit poškození nebo deformaci odrazných ploch světlometu. V kombinaci s aktivními prvky nastavujícími světlomet lze světlomet seřídit a nastavit požadované parametry, jako je správná výška rozhraní nad úrovní silnice nebo rozsah natáčení světlometů do stran při odbočování, pokud toto světlomet umožňuje.
Kontrola barvy rozhraní xenonových světlometů Světlomety automobilů se pro zvýšení bezpečnosti řídí i dalšími předpisy,
Kontrola přítomnosti dílů Světlomety se skládají z velkého množství dílů, u nichž je potřeba kontrolovat, zda jsou správně osazeny. Kontrolo-
Obrázek 2. Zařízení na seřizování a kontrolu světlometů.
Placená inzerce
osazují. Mezi důležité testy, kterými součástky procházejí, jsou například testy textových potisků, které zabezpečí zamezení záměny součástky za jinou, její otočení nebo záměnu polarity apod. Testování probíhá pomocí algoritmů detekce znaků v obrazu (OCR) a porovnání s požadovaným textem.
Kontrola oxidace pájecích plošek Obrázek 3. Uživatelské rozhraní zařízení pro kontrolu diskrétních SMD součástek.
z nichž jedním je stanoveno barevné spektrum vyzařovaného světla. Tento předpis zaručuje, že světelné spektrum vybočující do červené nebo modré oblasti nemůže být zaměňováno za světlo používané například policií nebo vozidly rychlé záchranné služby. Pro omezení nežádoucích barevných složek ve spektrech světlometů se světlomety seřizují podle speciálních algoritmů, které rozkládají světlo do tří základních složek světla (RGB), a ty poté porovnávají se zadanými hodnotami.
Kontrola bifunkčních projektorových systémů Dodavatelé v automobilovém průmyslu jsou pod neustálým tlakem ze strany odběratelů a bezkontaktní kontroly se stávají jednou z nejdůležitějších částí výrobních procesů. Testy kontrolují stabilitu výroby a dohlíží na kvalitu produkovaných výrobků. Správně navržené testovací systémy založené na bezkontaktních metodách měření pomocí kamer mohou jednotlivým podniků přinést nemalé úspory, zefektivnění a zrychlení výrobních procesů.
Elektrotechnický průmysl Jedním z dalších průmyslových oborů, kam společnost ELCOM, a. s. divize Virtalní instrumentace automatizované průmyslové kamerové systémy úspěšně nasazuje, je elektrotechnický průmysl. Kamerové systémy kontroly své místo již tradičně zastávají při kontrolách osazení plošných desek, kde se kontroluje, zda jsou jednotlivé součástky správně osazeny, nejsou nijak otočeny nebo zaměněny za jiné. Testy zabezpečují korektnost osazení součástkami před provedením elektrických testů, kdy může dojít k trvalému poškození výrobku. Nesprávným osazením nemusí dojít jenom k poškození výrobku, ale může dojít také k poškození měřicích přístrojů, což může být v důsledku finančně náročné. Toto vše poukazuje na důležitost bezkontaktních měření za pomocí průmyslových kamer a může znamenat vysoké finanční úspory.
Kontrola diskrétních součástek V elektrotechnickém průmyslu se nekontrolují jenom osazené plošné spoje, ale také jednotlivé součástky, kterými se
Dalším testem prováděným na SMD součástkách může být test pájecích plošek, u nichž se kontroluje, zda nejsou zoxidované, což by následně znamenalo nepřilnavost při pájení a nebezpečí studených spojů. Kontrola oxidace pájecích plošek je příkladem složitějšího měřicího aparátu, kdy se ukazuje, že samotná kamera nestačí a je potřeba precizně navrhnout celou optickou soustavu. Samotná zoxidovaná pájecí ploška se od té správné nedá odlišit pouhým okem, a proto v takovýchto případech je potřeba najít vhodnou meřicí optickou soustavu tak, aby se vadný výrobek odlišil od správného a bylo zřejmé, které součástky vytřídit. Algoritmus pro detekci vadných kusů využívá polarizačních vlastností světla, které se po sejmutí obrazu kamerou projeví ve výsledném obrazu, kde je možné vadu detekovat.
Testovací metody ve farmaceutickém průmyslu Neméně důležitým oborem pro nasazení bezkontaktních měřicích systémů využívajících kamery je například farmaceutický průmysl, který denně produkuje velké množství léků. U každého léku je potřeba kontrolovat, zda je obsažen v balení. Může se jednat o roztoky nebo kapsle, u nichž je důležite kontrolovat správnost textových popisků. Popisky na lécích neudávají pouze jeho název, ale také datum expirace. Záměny údajů mohou mít v těchto případech zásadní vliv na zdraví pacienta. Výše uvedené příklady ukazují důležitost bezkontaktních testovacích zařízení založených na průmyslových kamerách a poukazují na jejich složitost. Samotné testovací stroje se osazují výkonnou výpočetní technikou. Průmyslové digitální kamery v těchto aplikacích používají v současné době některé z nejrozšířenějších digitální rozhraní – IEEE-1394 (FireWire), Gigabit Ethernet (GigE) nebo CameraLink. Systémy jsou doplněny o elektroniku, jemnou mechaniku a pneumatickou část tak, aby bylo docíleno komplexního řešení schopného automatizovaně provádět řadu testů a úkonů. Sestavit a dodat komplexní řešení „na klíč“ zaručující zvýšení kvality, zefektivnění výroby a snížení výrobní nákladů je hlavním cílem, který se společnost ELCOM, a. s. divize Virtuální instrumentace snaží naplňovat. O úspěšnosti a spolehlivosti řešení vyvinutých společností ELCOM, a. s. divize Virtuální instrumentace vypovídá řada referencí a spokojených zákazníků.
Počítačové vidění
Počítačové vidění pro řízení procesů STROJE POTŘEBUJÍ DOBRÉ OSVĚTLENÍ, ABY VIDĚLY TO, CO HLEDAJÍ, A „RUCE“, KTERÉ POMOHOU PŘI MANIPULACI. Počítačové vidění vyžaduje umístění dílů na známých místech a se známou orientací a pečlivou kontrolu osvětlení. Je rovněž méně tolerantní k variacím dílů, což může být výhodou, pokud variace představuje defekt. K výhodám počítačového vidění patří to, že dokáže provádět stovky přesných měření za sekundu, a jakmile je nainstalováno, poskytuje levnou a spolehlivou pracovní sílu. Většina systémů počítačového vidění má Součásti systému počítačového vidění komponenty pro umisťování dílů, osvětleHMI ní, formování obrazu (čočky), jednu nebo více kamer, obrazový procesor a rozhraZařízení Vision ní k řízení procesu a polohování. Někteří Appliance technici používají také senzory přítomnosti dílu, například fotosenzory, které vyšlou signál, když je díl připraven ke kontrole. Například v aplikaci, kdy výrobce potřeboval určit rozměry kovových výlisků vyrobených progresivním prostřihovacím lisem, měřil vzorky dílů off-line, takže opotřebení nebo poškození lisovací formy Kontrolované bylo zjištěno až po vyrobení tisíců vadných produkty Kamera Čočky dílů. Tento systém manuální off-line kontroly byl nahrazen systémem počítačového vidění zavedeným systémovým integrátoProgresivní rem Faber Industrial Technologies, kteprostřihovací lis rý kontroluje každý díl a zastaví výrobu, jakmile rozměry dílu ukazují na to, že je lisovací forma opotřebena nebo poškozena. Výsledkem bylo zvýšení kvality, menší Zdroj kolimovaného osvětlení objem odpadu a vyšší produktivita. Zdroj: Dalsa a Control Engineering V této aplikaci prostřihovací lis přesouvá pás dílů do zorného pole kamery. TeSoučásti systému počítačového vidění očítačové vidění je obecně lepší než lidské při úkolech inspekce a kontroly, které jsou rychlé, precizní a repetitivní. Aby bylo počítačové vidění efektivní, potřebuje také „ruce“, kterými si přisune díly do svého zorného pole, pro třídění dílů, změny nastavení procesu nebo naváděcích prvků.
P
8
CONTROL ENGINEERING ČESKO PŘÍLOHA
G
www.controlengcesko.com
Počítačové vidění lecentrické čočky vytvoří kolimované osvětlení (svazek rovnoběžných světelných paprsků) přicházející zezadu dílu pro vytvoření obrazu. Obraz je zaznamenán kamerou a analyzován zařízením Dalsa IPD Vision Appliance, což je počítač specializovaný na počítačové vidění. Systém spouští pořizování snímků na základě rozeznání indexního otvoru v nosném pruhu. Pokud inspekce selže, počítač vydá PLC signál, aby proces lisování zastavil. Na počítači běží software pro kamery Sherlock nebo iNspect společnosti Dalsa, jež mají intuitivní grafické počítačové rozhraní, která usnadňují vývoj aplikací pro inspekci a kontrolu počítačového vidění, i kdybyste nebyli zcela obeznámeni s počítačovým viděním.
Koordinace ruky a oka Aby byl počítač efektivní, musí komunikovat s polohovacími systémy a systémy pro řízení procesů. Fyzicky tato komunikace probíhá prostřednictvím digitálních vstupů a výstupů, linek RS-232 nebo Ethernetu. Při komunikaci s PLC nebo polohovacím hardwarem počítač obvykle používá standardní protokoly. Modelem pro interakci s PLC je jedna z proměnných, kdy proměnnou je datová položka, například krátké celé číslo, které může nastavit a číst počítač i PLC. Komunikace mezi zařízením Vision Appliance a PLC řídícím robota může vypadat takto: • počítač nahraje proměnné do PLC se souřadnicemi dílu, který se má vyzvednout, • počítač signalizuje do PLC změnu stavu (Change of State – CoS) nastavením příznaku („flag“) u jiné proměnné, • PLC instruuje robota, aby se přesunul, a signalizuje úspěch nastavením příznakové proměnné v počítači. Protože neexistují žádné „události“, PLC budou muset hledat příznaky indikující CoS. Zařízení Vision Appliances má speciální funkci, kdy proměnné lze označit jako „události“, takže jakákoli změna proměnné okamžitě způsobí požadovanou reakci. Tato koordinace mezi systémem počítačového vidění a regulátorem procesu nebo polohování může sahat od odstranění vadných dílů (možná pomocí „vyhazovače“) nebo úprav
určitých aspektů procesu až po propracované interakce mezi těmito komponentovými systémy. Dalším obvyklým využitím počítačového vidění pro řízení procesů je nechat systém počítačového vidění přečíst čárový kód produktu, datum a číslo šarže (pomocí OCR nebo OCV) nebo vzor štítku.Výsledek se používá pro třídění produktů, kontrolu datových kódů a kontrolu správnosti štítku na produktu. Příkladem kombinace propracovaného počítačového vidění, řízení procesu a polohování je vykládka 4,5litrových plechovek s barvou z palet. Tyto plechovky se dodávají na paletách v šesti vrstvách s 56 plechovkami v jedné vrstvě, kdy každá vrstva je oddělena prokladovým listem – velkým obdélníkem lepenky. Vrchní vrstva plechovek je přikryta dalším prokladovým listem a ochranným rámem, což je otevřený obdélník z dřevěných lišt chránící vrchní vrstvu plechovek před poškozením vázacími pásy palety. Zákazník využíval manuální práci pro vykládku plechovek z palet a jejich vkládání na plnicí linku. Pro snížení mzdových nákladů a zvýšení rychlosti se společnost rozhodla požádat systémové integrátory o automatizaci tohoto procesu. V této aplikaci operátor vysokozdvižného vozíku přeloží naloženou paletu z vozíku na dopravník a odstřihne vázací pásy. Senzory přítomnosti dílu a motorové pohony řadí naložené palety do fronty pro vyložení robotem naváděným počítačovým viděním. Kamera počítačového vidění je namontována blíže k jedné straně naložené palety, takže se na ni dívá z úhlu. Paže robota je vybavena zakázkovými koncovými články pro uchopení naložené palety. Zařízení IPD Vision Appliance zpracovává snímky naložené palety, identifikuje její součásti a navádí robota při jejím vykládání. Systém počítačového vidění nejprve najde ochranný rám a určí jeho polohu a orientaci. Poté navede robota na sejmutí ochranného rámu a jeho uložení na hromadu. Systém najde svrchní prokladový list a rovněž navede robota na jeho sejmutí pomocí přísavek. Tím se odhalí horní vrstva plechovek. Systém počítačového vidění najde každou plechovku tak, že bude hledat její okrouhlý, www.controlengcesko.com
G
PŘÍLOHA CONTROL ENGINEERING ČESKO
9
Počítačové vidění jasný okraj. Když plechovku najde, srovná její změřenou polohu s kalibrovanou referenční polohou. Je-li kterákoli plechovka vzdálená od referenční polohy o více než 30 mm, zařízení Vision Appliance zastaví proces, dokud operátor neopraví polohu plechovky, aby se předešlo jejímu poškození. Jsou-li všechny plechovky v rámci tolerancí, koncové články robota (jeho „ruce“) uchopí polovinu (26) plechovek a přemístí ji na plnicí linku. Robot poté uchopí druhou polovinu a rovněž ji umístí na na plnicí linku. Následně odstraní další prokladový list a odhalí tak novou vrstvu plechovek. Tento proces se opakuje, dokud se neodhalí samotná paleta. Robot poté použije chapadlo na svém koncovém článku a přemístí prázdnou paletu na hromadu palet. S postupným snímáním vrstev palet se jejich zdánlivá velikost v dalších vrstvách zmenšuje z důvodu změny perspektivy. Umístění kamery mimo střed zavádí další zkreslení čočky a perspektivy, takže otvory plechovek se jeví jako ovály různých velikostí spíše než jako kruhy. Úkolem systému počítačového vidění je rozeznat všechny komponenty a najít střed otvoru každé plechovky bez ohledu na změny umístě-
ní a natočení palety a bez ohledu na poměrně velké změny zdánlivých velikostí plechovek z důvodu zkreslení perspektivy.
Osvětlení má klíčový význam Osvětlení je jako vždy klíčovým prvkem řešení. Směrované fluorescenční světlo bylo použito pro zvýraznění okrajů plechovek, přičemž neosvětlovalo nadměrně jejich vnitřek a poskytovalo dobré osvětlení ochranného rámu a palety. Druhým klíčovým prvkem byla primární informace, kde by se měly s ohledem na kalibrované referenční pozice jednotlivé středy plechovek nacházet. Tím se omezil rozsah hledání každého okraje, zvýšila provozní rychlost a snížila pravděpodobnost záměny okraje plechovky s jinými, jasnými strukturami, například s některými vnitřky plechovek. Zatřetí, poloha ochranného rámu a jeho orientace byly snadno zjistitelné a omezil se rozsah hledání u následných vrstev naložené palety. A začtvrté, byly použity různé programy pro každou vrstvu materiálu na naložené paletě, takže vizuální detekce komponent a je-
Systém počítačového vidění a robota pro vykládání palet Kamera
Vyloženo
Naloženo na paletě
Robot
Zdroj: Dalsa a Control Engineering
Koncové články robota uchopí polovinu plechovek z vrstvy na paletě a přemístí ji na dopravník plnicí linky (uprostřed za zvedanými plechovkami). Pro sejmutí ochranného rámu a prokladových listů se používají žluté a zelené přísavky.
10
CONTROL ENGINEERING ČESKO PŘÍLOHA
G
www.controlengcesko.com
Pohled kamery na plechovky s barvou. Zelené kruhy ukazují, kde systém počítačového vidění lokalizoval okraje, které jsou cílem pro zvedací přísavky. Počítač analyzující snímek může ve snímku provést opravu o paralaktický úhel. Zdroj: Dalsa IPD
jich umístění mohly být vyladěny pro každou vrstvu. Systémy počítačového vidění komunikují s polohovacím systémem robota prostřednictvím rozhraní RS-232. Jakmile systém počítačového vidění lokalizuje každou vrstvu a prvek, pohyby robota jsou automatické, což znamená, že neexistuje vizuální zpětná vazba pro opravu a řízení pohybu. Tyto příklady ukazují široký rozsah aplikací pro počítačové vidění v automatizaci – od jednoduchých měření u výlisků až po navádění robota. Dnes
je poměrně snadné začlenit technologii počítačového vidění do vašeho procesu. Mnoho koncepcí a metod je známých z jiných řídicích systémů. ce Ben Dawson je ředitel strategického vývoje, Wes Philbrook je vedoucí softwarový inženýr společnosti Dalsa IPD. Kontaktujte je na adrese
[email protected]. Pro více informací navštivte: www.faberinc.com www.dalsa.com www.goipd.com
Kvalitní výstupní kontrola = První systém pro zpracování obrazu vyvinula společnost Panasonic Electric Works (dříve Matsushita) pro vnitrofiremní použití již v roce 1980. Velmi brzo si toto řešení výstupní či průběžné kontroly získalo oblibu a začalo se již následující rok prodávat pod obchodním označením Imagechecker. Některé systémy z této doby jsou v provozu dodnes. Později představená řada A stanovila charakteristické znaky nové generace kompaktních systémů pro zpracování obrazu, které i dnes určují trendy v této důležité oblasti průmyslové automatizace. Díky mnohaleté praxi při vývoji a integrování kamerových systémů do průmyslových provozů zná společnost Panasonic Electric Works (PEW) skutečné požadavky pro průmyslové aplikace. V průmyslové sféře přináší digitální zpracování a vyhodnocování obrazu uživatelům mnoho výhod, ať již je to menší počet zmetků ve výrobě, možnost včasného rozpoznání výrobních chyb, vyšší produktivita, optimalizace materiálového toku, méně reklamací s tím přirozeně i větší spokojenost zákazníků. Systémy pro digitální zpracování a vyhodnocení obrazu nikdy „nespí“, nikdy nejsou ani na okamžik nepozorné. Pracují nepřetržitě 24 hodin denně, 365 dní v roce, bez nároku na přestávky nebo dovolenou. Přitom dokáží zjistit chyby, kterých si ani vycvičené lidské oko často nevšimne. Neuniknou jim ani chyby velikosti řádu 1 μm (1/100 průměru lidského vlasu). Detekce je reprodukovatelná se stále stejnou přesností a možností objektivní dokumentace dosažených výsledků. Při jakékoliv poptávce se nejprve analyzuje celý proces. Je třeba přesně definovat potřeby, rychlost a kvalitu detekce. Na základě testů v laboratořích PEW je určen optimální systém, který by měl být nasazen. Pokud by laboratorní zkoušky nedaly jednoznačnou odpověď, který ze systémů je pro řešení
nejvhodnější, přistupuje PEW k testům přímo na pracovišti odběratele, kde jsou zohledněna také vlhkost, teplota, prašnost, vibrace, osvětlení a další faktory ovlivňující finální rozpoznávání, aby byl do provozu opravdu nasazen kamerový systém technicky vyhovující, ale zároveň s optimální finanční návratností.
Široký sortiment Jako jediný výrobce nabízí PEW celé spektrum systémů pro průmyslové zpracování obrazu z vlastní produkce, od malého kamerového senzoru AE20 (LightPix), přes černobílé i barevné kompaktní systémy (A100/200, AX40, PV310) až po PC systémy (P400/400). Novinkou je systém PV500, který sice patří mezi kompaktní systémy, ale svými výbornými technickými parametry v kombinaci s moderně pojatým přehledně orientovaným rozhranním, jistě najde uplatnění i v nejnáročnějších aplikacích. Nasazení kamerového systému do výstupní či průběžné kontroly, počítání předmětů nebo třídění je v dnešní době už téměř nevyhnutelné. Každý obor lidské činnosti sebou při výrobě nese rizika, která lze eliminovat právě bezchybnou kontrolou. V automobilovém průmyslu, ale také v průmyslu potravinářském, elektrotechnickém, farmaceutickém či v lékařství nebo strojírenství, je nasazení našich kamerový systémů integrovaných do automatizovaných výrobních linek běžné. Z přehledu portfolia PEW vyobrazeném v tabulce lze vyčíst, že sortiment nejen že pokrývá celou šíři potřeb průmyslové výroby, ale zároveň se jednotlivé systémy v použití částečně překrývají a díky tomu má PEW optimální a cenově přiměřené řešení pro každou aplikaci.
Použití systému v praxi LightPix AE20 je inteligentní optický senzor s integrovaným osvětlením a možností používat externí ovládací jednotku a displej. Může používat softwarový modul Měření velikosti (ověřování rozměrů a kontrola montáže), Barevné extrakce (kontrola přítomnosti, třídění, rozlišování předmětů), Detekce polohy/hrany (kontrola přítomnosti, rozlišení typu, kontrola montáže) a Porovnání se vzorem (rozpoznávání dílů, třídění, řazení). Rozlišení 0,1 mm a rychlost vyhodnocení kratší 15 ms vyhovuje široké škále použití.
Placená inzerce
systém Panasonic A200 je malý robustní systém určený pro kontrolu přítomnosti, třídění, počítání, měření a v neposlední řadě k optickému rozpoznávání znaků OCR v aplikacích, kde je potřeba dvou kamer a to z důvodu snímání předmětů ze dvou různých výrobních linek, zdvojnásobení rozlišení pro větší předměty nebo prosté snímání dvou různých předmětů najednou. HW architektura umožňuje paralelní zpracování signálu – současně může probíhat zpracování jednoho a zároveň snímání druhého obrazu.
Plnobarevná detekce Barevný systém AX40 má algoritmus na rozpoznávání barev založen na režimu LCH, který má rozsah a vnímání barev velmi podobný lidskému oku. Je tedy předurčen, ač v černobílém módu umí velmi precizně provádět kontrolu povrchu, potisku i polohy, k aplikacím vyžadující velmi citlivé rozpoznávání barev. Systému má schop-
nost rozeznat objekty i přii částečném zakrytí nebo měnícím see okol okolním lním osvětlení. P400 je víceúčelový Imagechecý Ima agechecker na bázi PC určený ý pro složité a náročné aplikace s možností obsluhovat až 12 kamer. Systém obstojí při téměř jakékoliv inspekční úloze. Měření úhlů kční úloze a vzdáleností, kontrola montáže a sesazení, čtení čárových i 2D kódů, rozpoznávání, počítání, třídění i funkce OCR jsou jen výtahem z téměř neomezených možností. PV500 je moderní kamerový systém, který má k dispozici tři různé kamery (standardní, miniaturní a s vysokým rozlišením – 2 MPix), které je možné připojit (až čtyři kamery zároveň) a používat v libovolné kombinaci dohromady. Systém je vybaven vyhodnocovacími filtry optimálně navrženými pro výstupní kontrolu výroby a osazení konektorů a možností připojit zařízení přes Gigabit Ethernet. Implementace OCR je naplánována na konec roku 2008. Společnost PEW s tímto systémem získala ocenění Zlatý Amper. Kamerové systémy společnosti Panasonic Electric Works jsou všude kolem nás. Jsou jimi realizovány průběžné či výstupní kontroly v mnoha průmyslových provozech v Česku i na celém světě. Vaše případná aplikace je pravděpodobně již někde vyřešena. Luděk Barták Aplikace
Řada
Systém
PD60 PD PD65 LightPix
A
AX
Typ
OCV OCR Třídění/ Měření Detekce Identifikace „Pick and Kontrola (kontrola (rozpoznávání Porovnávání velikosti polohy objektu Place“ povrchu potisku) znaků)
+++
Čtečka 2D kódu
AE20
Čtení kódu
+++
Barva (B)/ Šedá (Š)
Š Š
++
++
++
++
B+Š
Micro-Imagechecker A100
+++
+++
+++
+++
Micro-Imagechecker A200
+++
+++
+++
+++
++
+
++
Micro-Imagechecker A230 Kompaktní
+++
+++
+++
++
++
+
+++
+++
Š
Imagechecker AX40
+++
++
++
++
+++
+++
+
+
B+Š
Imagechecker PV310
+++
+++
+++
+++
+++
+++
++
Imagechecker PV500
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
12/2008
Š
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Š
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
Š
++
+
++
Š Š
Š
PV Imagechecker P400MA P400
PC Imagechecker P400
Tabulka vhodnosti kamerových systémů pro aplikace
Počítačové vidění
Bezchybová montáž víček olejových nádrží pomocí obrazových snímačů DODAVATEL AUTOMOBILOVÝCH DÍLŮ PŘEDCHÁZÍ POMOCÍ POČÍTAČOVÉHO VIDĚNÍ CHYBÁM MONTÁŽE A ZVYŠUJE PRODUKTIVITU. odavatelé dílů pro největší automobilky si nemohou dovolit chyby! Proto společnost Miniature Precision Components (MPC) používá tři obrazové snímače pro zajištění bezchybovosti automatizované montáže víček olejových nádrží ve svém závodě v Prairie du Chien ve státě Wisconsin. Tento závod se 41 lisovacími stroji o pracovním tlaku 25 až 550 tun se rozkládá na ploše 9 300 m2 a zaměstnává 450 pracovníků. Čtyři výrobní závody společnosti MPC dosahují ročního obratu zhruba 167 milionů USD a dodávají automobilovému průmyslu a na volný trh vysoce kvalitní díly a montážní sestavy vyráběné vstřikovacím lisováním. Kvalita je u společnosti MPC na prvním místě. Tento výrobce byl dokonce od roku 1989 preferovaným dodavatelem společnosti Ford s hodnocením Q1 a získal četná dodavatelská ocenění od společností GM, Nissan, HarleyDavidson a Chrysler. Kromě olejových víček závod vyrábí řadu dalších termoplastových dílů a montážních sestav, včetně ventilů z PVC, krytů termostatů a portů pro rychlé připojení systémů řízení emisí. „Dosahujeme vysoké kvality především prostřednictvím automatizace a v posledních sedmi letech je klíčovým prvkem naší strategie automatizace právě počítačové vidění,“
D
14
CONTROL ENGINEERING ČESKO PŘÍLOHA
G
www.controlengcesko.com
vysvětluje Shane Harsha, manažer společnosti MPC pro výrobní techniku. Případem, o kterém je řeč, je automatizovaný systém pro montáž víček olejových nádrží. Technik společnosti MPC pro automatizaci a výrobní nástroje Brian Champion nedávno obohatil tradiční technologii nástrojů a senzorů o obrazové snímače Checker společnosti Cognex. Zástupci MPC tvrdí, že tato modernizace byla cenově velmi výhodná a zajistila mnohem vyšší opakovatelnost umožňující dosahovat efektivnější výroby bezchybových olejových víček. „Protože instalace a nastavení obrazových snímačů jsou tak jednoduché, nabízejí cenově velmi výhodné řešení pro kontroly, kde tradiční senzory nejsou spolehlivé a komplexní systém počítačového vidění by byl příliš nákladný,“ vysvětluje Harsha. Montážní systém olejových víček společnosti MPC instaluje těsnění – o-kroužky – do vylisovaných termoplastových víček a následně svrchní část víček potiskuje. Systém využívá vibrační bubnové podavače o průměru asi 30 cm. Jeden do procesu podává o-kroužky a druhý olejová víčka. Vibrační bubnový podavač je tvořen velkým bubnem se spirálovou rampou po straně. Vibrace bubnu přivádějí díly jednotlivě k rampě do lineárního dopravníku. Na konci lineárního dopravníku manipulační rameno přenáší
o-kroužky do první stanice na otočném montážním talíři. Po umístění do držáku na talíři přechází o-kroužek ke druhé stanici. Zde další lineární dopravník přivádí čistá víčka z dalšího vibračního bubnového podavače ke druhému manipulačnímu ramenu, které natlačí víčka na připravená těsnění. Sestava víčka a těsnění dále pokračuje na otočném talíři k tamponovému potisku a stanici závěrečné kontroly, kde je proces dokončen.
NAHOŘE: Snímek obrazovky, v němž analytický počítač hledá
Nastavení obrazových snímačů
lamelu na o-kroužku, který
Přísná kontrola orientace o-kroužku a víčka má kritický význam pro zajištění, že těsnění je správně nainstalováno, aby hotové olejové víčko fungovalo tak, jak má. Víčko musí být navíc před potiskem přesně orientováno, aby byly splněny přísné požadavky na kvalitu. Protože se mechanické nástroje a tradiční senzory v systému montáže víček ukázaly jako nespolehlivé, společnost MPC se rozhodla pro zajištění správné orientace o-kroužku a víčka použít tři obrazové snímače Checker 202. „Díky malým rozměrům, vestavěnému osvětlení, variabilní pracovní vzdálenosti, logice liniových schémat a schopnosti nezávislého provozu byla instalace obrazových snímačů jednoduchá. Nebylo nutné je propojovat s PLC ani instalovat a připojovat spouštěcí snímač. Díky nastavení ve čtyřech krocích jde o zdaleka nejjednodušší nastavení obrazového senzoru, se kterým jsem se setkal,“ říká Champion. První obrazový senzor, umístěný mezi vibračním bubnovým podavačem a lineárním dopravníkem, detekuje převrácené o-kroužky. Druhý obrazový snímač kontroluje správné umístění o-kroužku na držáku talíře před natlačením víčka. Třetí snímač zajišťuje správnou orientaci víčka před montáží a tiskem. Každý o-kroužek má na jedné straně těsnicí lamelu. Po nasazení těsnění na montážní držák musí tato lamela směřovat dolů. V opačném
nádrže. Na tomto snímku
se má vložit do víčka olejové lamela vidět není, což znamená, že o-kroužek je převrácený. VLEVO: Lamela je viditelná, takže počítač tento o-kroužek potvrdí. Zdroj: Cognex
případě se stroj zastaví. Operátor pak musí před opětovným spuštěním stroje těsnění vyjmout a převrátit. Mechanické nástroje na bubnovém podavači byly navrženy tak, aby zabránily převráceným o-kroužkům vstoupit do procesu. Nicméně tyto nástroje byly nespolehlivé, jak uvádí Champion. O-kroužky, které byly mírně deformované nebo ne zcela ploché, občas těmito nástroji prošly a byly nasazeny obráceně, což vedlo k vypínání stroje. „Nutnost, aby operátor tato těsnění převracel a restartoval stroj, výrazně poškozovala naši efektivitu,“ připomíná Harsha. „Pokud objem výroby klesl z 360 na 200 víček za hodinu, stálo nás to na prostojích zhruba 20 000 dolarů ročně. S tím, jak se blížíme výrobě na plnou kapacitu, by tyto náklady mohly vzrůst až na 120 000 dolarů ročně.“
Jak obrazové snímače fungují? Software pro analýzu obrazu používá několik softwarových agentů, kteří extrahují informace z vybraných oblastí snímku. Proces začíná výběrem vestavěného senzoru pro vyhledávání dílů a zaměřením inspekčních senzorů na www.controlengcesko.com
G
PŘÍLOHA CONTROL ENGINEERING ČESKO
15
Počítačové vidění kontrolované prvky. Zařízení obsahuje tři typy inspekčních senzorů, které mohou sloužit v široké řadě aplikací: • senzory jasu, sledující světlé a tmavé oblasti; • kontrastní senzory, kontrolující prvky obsahující světlá a tmavá místa, jako jsou datové kódy, závity a čárové kódy; • vzorové senzory, naučené, jak daný prvek vypadá, a vysílající signál při jeho detekci.
Kamera kontroluje víčka
Nacházení chyb
pro jejich správné umístění
Pro detekci převrácených o-kroužků v této aplikaci Champion nejprve naučil senzor vyhledávající díly najít na snímku o-kroužek. Poté namířil vzorový senzor na správné místo pro ověření přítomnosti nebo absence těsnicí lamely. Vzorový senzor hledá na o-kroužku strukturu těsnicí lamely a vyšle signál při její detekci. Vzorový senzor zůstává ve fixní pozici vzhledem k senzoru vyhledávajícímu díly, takže je vždy správně umístěn pro hledání tvaru těsnicí lamely. Pokud těsnicí lamela chybí, obrazový snímač vyšle prostřednictvím optického vazebního prvku signál do elektromagnetického pneumatického ventilu, který převrácený o-kroužek sfoukne z linky zpět do bubnového podavače. Protože to bylo tak snadné a cenově výhodné řešení, přičemž nastavení a instalace prvního
na montážním držáku. Počítač hledá vystupující motiv rukojeti olejničky. Zdroj: Cognex
16
CONTROL ENGINEERING ČESKO PŘÍLOHA
G
www.controlengcesko.com
obrazového snímače trvala méně než hodinu, Champion se rozhodl učinit odolným proti chybám celý proces montáže olejových víček tím, že přidal další dva obrazové snímače. Oba se používají na další stanici, kde je víčko natlačeno na nasazený o-kroužek. Jeden snímač je nainstalován na pohyblivém manipulačním ramenu. Další je připevněn nad lineárním dopravníkem přivádějícím víčka k montážnímu procesu. Champion nastavil obrazový snímač na pohyblivém ramenu podobně jako snímač hledající převrácené o-kroužky, které opouštějí bubnový podavač – nejprve pomocí snímače vyhledávajícího díl najde na snímku o-kroužek a poté vzorový senzor zkontroluje přítomnost nebo absenci těsnicí lamely. Obrazový snímač tak může zajistit správné nasazení o-kroužku před natlačením víčka. Poslední obrazový snímač je namontován nad liniovým dopravníkem, přivádějícím do montážního procesu víčka, těsně před manipulačním ramenem, které natlačuje víčka na nasazené o-kroužky na montážním talíři. Tento obrazový senzor kontroluje orientaci víčka. Nicméně byl nastaven stejně – nejprve naučením senzoru vyhledávajícího díly rozeznat zaoblení víčka a poté naučením dvou vzorových senzorů rozeznat grafický motiv rukojeti olejničky a kapky oleje. Díky rozeznání dvou vzorů může obrazový snímač určit orientaci víčka. Nemá-li správnou orientaci pro instalaci, obrazový snímač vyšle řídicímu prvku manipulačního ramena signál, aby víčko otočil o 180 stupňů předtím, než je umístí na montážní talíř. „Tento systém nám pomohl dosáhnout nulové chybovosti výrobního procesu a snížit počet zmetků,“ říká Harsha. „Je dokonalým řešením pro mnoho našich aplikací kontroly a odstraňování chyb.“ ce John Lewis je manažer pro rozvoj trhu společnosti Cognex. Kontaktujte jej na adrese
[email protected]. Pro více informací navštivte: www.mpc-inc.com www.cognex.com
Kontrola všech výrobků
Navádění při automatizaci
Rozpoznávání jakéhokoli dílu
Vision Systems
Vision Software
Vision Sensors
Cognex vision systémy zvládnou vše. Společnosti na celém světě spoléhají na Cognex vision systémy pro optimalizaci kvality výroby, snižování výrobních nákladů a dosledování výrobků. Podívejte se, co vision může udělat pro Vás. www.cognex.com/all
ID Readers
