počítačové vidění - Control Engineering Česko

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