Введение в датчики технического зрения

Аргументы в пользу автоматизации с помощью машинного зрения

Из миллиардов продуктов, производимых и проверяемых каждый день, лишь немногие могут быть изготовлены без определенного уровня промышленной автоматизации. Современное производство требует высоких стандартов контроля качества. Ручной контроль медленный, подвержен ошибкам и затруднен размером изделия, ограниченностью пространства, условиями освещения и высокой скоростью производственной линии. Автоматизированный контроль, напротив, увеличивает пропускную способность, повышает качество и снижает производственные затраты.

Большинство производителей используют автоматизированное оборудование, такое как датчики, поскольку они хорошо подходят для повторяющихся задач проверки. Датчики работают быстрее, объективнее, они не устают и им не нужны перерывы. Они могут проверять сотни или даже тысячи деталей в минуту, обеспечивая более последовательные и надежные результаты проверки.

Но не все датчики одинаковы. Недорогие фотоэлектрические датчики могут выполнять лишь ограниченное количество простых задач, таких как проверка положения и базовый подсчет. Датчики технического зрения обеспечивают большую гибкость, выполняют несколько типов проверки на одном изображении и генерируют дополнительные данные для улучшения качества и процессов.

Типы датчиков

На автоматических производственных линиях датчики используются в рабочих ячейках для сбора данных, для проверки или для запуска других устройств. Их делят на несколько категорий.

Наиболее распространены:

Все датчики промышленной автоматизации работают быстро: для большинства приложений требуется несколько показаний в секунду. Данные обычно выводятся в двоичном коде и предоставляются в виде результата «да/нет», «присутствует/отсутствует» или «пройден/не пройден».

Иногда датчики могут выдавать простые выходные данные измерений, не претендующие на точность и достоверность. Большая часть применяемых датчиков поддерживает несколько протоколов интерфейса для связи с контролирующим оборудованием для уведомления системы либо о наличии детали, либо о прохождении изделием проверки.

В некоторых случаях различные типы датчиков для выполнения определенных технологических задач работают в связке и дополняют друг друга. Фотоэлектрические датчики могут использоваться с датчиками технического зрения для активации видеокамеры в системе машинного зрения. Они сообщают ей, что деталь уже скоро появится в поле ее зрения.

Датчики зрения – это отдельный класс датчиков

Датчики технического зрения обладают рядом характеристик, которые делают их особенно эффективными для автоматизации производства. Не нужно их путать с цифровыми датчиками внутри камеры. Датчики зрения предназначены для выполнения простых проверок наличия/отсутствия и выдачи результатов «пройден/не пройден» в неструктурированных средах.

1. Они способны делать снимки для принятия решений компьютером о положении, качестве и комплектности изготовленной детали или продукта.

2. Включают в себя библиотеку программных инструментов, которые выполняют различные типы проверок, даже несколько типов проверок и выдавая несколько результатов «прошел/не прошел» на основе только одного полученного изображения.

3. В отличие от других классов датчиков, датчики технического зрения могут обрабатывать несколько точек проверки для каждого изделия.

4. Могут обнаруживать объекты по рисунку, характеристикам и цвету.

5. Могут обнаруживать определенные элементы изделия в очень широкой области и могут делать это динамически по мере движения детали вдоль линии.

Датчики технического зрения сначала выполняют проверку, обнаруживая деталь на изображении, а затем выявляют на ней специфические особенности. После того, как поле зрения (FOV) установлено, оператор может использовать инструменты технического зрения во всем диапазоне цели, чтобы проверить наличие, полноту или ориентацию нескольких объектов — и все это на одном изображении.

В то время как для работы датчики с точечными источниками должны быть идеально выровнены, датчики технического зрения рассчитаны на высокую степень изменчивости. Таким образом, объект можно осмотреть в любом положении на ленте.

Они, как правило, не требуют программирования и обеспечивают простую настройку с помощью удобных интерфейсов программного обеспечения машинного зрения. Большинство из них легко интегрируются в более крупные системы для обеспечения одно- и многоточечных проверок со специальной обработкой.

Большинство из них предлагают встроенную связь Ethernet, которая позволяет пользователям обмениваться данными с другими системами для передачи результатов и запуска последующих этапов проверки. Сеть датчиков технического зрения можно легко подключить к сетям завода и предприятия, позволяя любой рабочей станции на заводе просматривать результаты, изображения и данные для управления процессом.

Датчики технического зрения сочетают в себе мощность системы машинного зрения с простотой и доступностью промышленного датчика, позволяя легко выполнять простые проверки и передавать результаты.

Чем отличаются датчики технического зрения от системы машинного зрения

Датчики технического зрения похожи на системы машинного зрения своими мощными алгоритмами машинного зрения, автономным аппаратным обеспечением промышленного уровня, а также высокоскоростным получением и обработкой изображений. Оба типа предназначены для выполнения высоко детализированных задач на высокоскоростных производственных линиях. И хотя все они проводят проверки, они предназначены для разных задач.

В то время как системы машинного зрения выполняют наведение и выравнивание, оптическое распознавание символов, считывание кода, измерение и метрологию, датчики машинного зрения специально созданы для определения наличия/отсутствия деталей и выдачи простых результатов «пройдено/не пройдено». Датчики технического зрения также отличаются относительной простотой использования и быстрым развертыванием.

Датчикам машинного зрения проще машинного зрения, но они могут выполнять большое количество задач машинного зрения в средах автоматизации производства и логистики. Они дешевле, чем системы машинного зрения, и для их эксплуатации требуется меньше опыта.

Устройство датчика зрения

Датчики технического зрения имеют много общих компонентов с системами технического зрения, включая освещение, линзы, датчики изображения, контроллеры, инструменты машинного зрения и протоколы связи.

Освещение: освещает проверяемую деталь, позволяя выделить ее детали и четко рассмотреть их с помощью камеры.

Объектив: захватывает изображение и передает его датчику в виде света.

Датчик изображения: преобразует свет в цифровое изображение, которое затем отправляется в процессор для анализа.

Инструменты обработки изображений: процессы и оптимизирует изображение для анализа; просматривает изображение и извлекает необходимую информацию; использует алгоритмы для проведения необходимой проверки и принятия соответствующего решения.

Коммуникации: Дискретный сигнал ввода-вывода или данные, передаваемые по последовательному соединению на устройство, которое либо записывает информацию, либо или используя его.

Решение приложений с помощью датчиков зрения

Многие компании в тяжелой промышленности, автомобилестроении, по производству продуктов питания и напитки, электроники, логистике и на транспорте, полагаются на видео датчики. Они помогают выполнять простые проверки соответствия/несоответствия, которые гарантируют качество продуктов и упаковки, и соответствие строгим стандартам. Используя видео датчики в ключевых точках процесса, дефекты можно обнаружить на ранних этапах производства, а проблемы с оборудованием можно выявить быстрее.

Первый шаг применения датчика – обнаружение или фиксация интересующего объекта и сопоставления с образцом.

Как только датчик получает эталон, он использует инструменты шаблона, количества пикселей, яркости, контрастности и границ для выполнения проверки. Данные сравниваются со спецификациями, допусками или пороговыми значениями проверки для принятия решения, которое передается в виде выходных двоичных данных.

Выбор решения для датчика зрения

Требования к технологиям и приложениям для автоматизированных проверок постоянно развиваются. Среда разработки, освещение и модульность — одни из наиболее важных характеристик, которые следует учитывать при выборе датчика технического зрения.

Стандартизированная среда настройки

Даже начинающие пользователи систем технического зрения смогут легко настроить, настроить и установить датчик технического зрения. При выборе датчика следует учитывать не только текущие потребности в проверках, но и будущие приложения, для которых могут потребоваться более мощные и гибкие системы технического зрения. Крайне важны быстрая обработка и надежная связь с другим оборудованием автоматизации производства.

Интегрированное освещение

Заводские условия и ограниченное пространство могут затруднить достижение надлежащих условий освещения. Датчики технического зрения обычно поставляются со встроенным освещением и при необходимости могут быть подключены к дополнительным внешним источникам света. Выбор датчика со встроенным освещением позволит сэкономить на внешнем освещении и монтаже светильников.

Гибкая модульная конструкция

Иногда бывает сложно установить датчик технического зрения в точном месте для достижения оптимального поля зрения, разрешения изображения и освещения детали. Для решения этой задачи можно использовать датчики небольших размеров, вписывающиеся в любое пространство, и могут быть сконфигурированы для установки в линию или под прямым углом, что позволяет быстро приступить к проведению проверок.

Модульная конструкция датчиков упрощает оптические пути и прокладку кабелей. Она позволяет пользователям заменять источники света, оптику и линзы в условиях цеха. Это заметно ускоряет процесс замены линий или модификации приложений. Модели с авто фокусными объективами избавляют от необходимости вручную перефокусировать или отрегулировать высоту установки.

Заключение

По сравнению с другими типами датчиков, представленными на рынке, видео сенсоры значительно расширяют типы простых проверок, которые может выполнять производитель, и предоставляют ему более развернутую информацию, а не просто присутствие или отсутствие детали. Датчики технического зрения могут проверять сразу несколько элементов за один заход. Они могут различать цвета и хорошо реагировать на несовпадение и запланированную изменчивость.

Сокращая дефекты и увеличивая выпуск продукции, датчики машинного зрения могут помочь производителям оптимизировать свою деятельность и повысить прибыльность. Благодаря набору инструментов технического зрения и возможности выполнять одновременно несколько проверок для одного изделия, датчики технического зрения могут сократить время цикла и улучшить качество продукции на последующих этапах.