Systemy wizyjne

Postępująca miniaturyzacja wytwarzanych urządzeń, coraz większe wymagania dotyczące jakości – tak z funkcjonalnego, jak i estetycznego punktu widzenia – czy wreszcie konieczność optymalizacji kosztów produkcji sprawiają, że konwencjonalne metody kontroli jakości na linii produkcyjnej okazują się niewystarczające. Najtrudniejszym zadaniom mogą sprostać tylko rozwiązania skrojone na miarę XXI wieku – w tym automatyczne systemy wizyjne, które należą do kluczowych obszarów nowoczesnej robotyki i automatyki przemysłowej. Jedno z najważniejszych zastosowań widzenia maszynowego to rozwiązania dla automotive, jednak technologie przetwarzania obrazów są powszechnie wykorzystywane także w automatycznym montażu elektroniki, przemyśle medycznym czy też produkcji sprzętu AGD.

Systemy wizyjne stosuje się do kontroli jakości produkcji na liniach automatycznych, gdzie wymagana jest duża powtarzalność komponentów. Polecane są tam, gdzie wydajność linii oraz skomplikowanie detali jest na tyle duże, iż operator nie jest w stanie wykryć wszystkich błędów.

Główne zastosowanie systemów wizyjnych:

Kontrola jakości / obecności:

  • ścieżki po aplikacji automatycznej np. klejów,
  • obecność elementów,
  • poprawności i kompletności montażu komponentów,
  • pozycji komponentów.

Zastąpienie wielu czujników w celu weryfikacji konfiguracji palety transportowej przezbrajanej w zależności od referencji – systemy automatycznego montażu w branży Automotive.

Automatyczna identyfikacja:

  • odczyt kodów 1D i 2D,
  • odczyt oznaczeń alfanumerycznych,
  • odczyt kodowania elementów.

Pozycjonowanie:

  • pozycjonowanie systemów zrobotyzowanych,
  • korekta ścieżki,
  • orientacja elementów przed pobraniem.

Czujniki wizyjne – proste zadania, komponenty powtarzalne, duża różnica pomiędzy komponentem OK, a NOK:

  • kontrola obecności komponentów (jest / brak),
  • kontrola typu komponentu (kształt / kolor / powierzchnia),
  • kontrola konfiguracji (odpowiednie markery w zadanych obszarach).

Systemy wizyjne – smart camera (zaawansowane zadania):

  • pozycjonowanie, w układzie skalibrowanym do jednostek rzeczywistych,
  • odczyt OCR/OCV i identyfikacja typu komponentów, śledzenie produkcji, sortowanie produktów,
  • kontrola ścieżek (ciągłych, otwartych, skomplikowane kształty),
  • minimalizacja wpływu warunków zewnętrznych poprzez zastosowanie filtrów obrazu oraz zaawansowanych możliwości dynamicznej korekty parametrów dla zadanych obszarów obrazu.

Systemy wizyjne oparte o PC – skomplikowane zadania:

  • zaawansowane pomiary wielokamerowe,
  • bardzo duże wydajności linii,
  • złożone algorytmy kontroli,
  • kontrola 3D.

 

Zalety stosowanie systemów wizyjnych:

  • automatyzacja kontroli jakości komponentów,
  • możliwość automatycznej korekty pozycji manipulatorów i robotów,
  • automatyczny odczyt oznaczeń produktu (data ważności, numer serii) – eliminacja wadliwych produktów
  • łatwa integracja z układami sterowania (cyfrowe I/O, RS-232, Ethernet RT),
  • wysoka stabilność pracy – możliwość filtracji obrazu oraz dynamicznego doboru parametrów nawet przy zmiennych parametrach kontrolowanego produktu,
  • wbudowany tryb automatycznych testów programu kontrolnych,
  • możliwość rejestracji zdjęć kontrolnych w czasie pracy systemu, rejestracja pomiarów NOK w celu późniejszych analiz i korekt parametrów,
  • kontrola wielu parametrów z wydajnościami nawet do 750 pomiarów/min.,
  • programowalny interfejs użytkownika – możliwość definiowania poziomów dostępu na podstawie parametrów identyfikacji użytkownika z poziomu systemu wizyjnego lub identyfikatora z układu sterowania.

Systemy wizyjne, czyli… widzenie maszynowe w praktyce

Działanie nowoczesnych systemów wizyjnych opiera się na kilku podstawowych etapach. Pierwszy z nich to akwizycja obrazu, czyli pobranie obrazu sceny (obrabianego przedmiotu lub grupy przedmiotów) z kamery i przesłanie go do specjalizowanego komputera, zajmującego się dalszą obróbką otrzymywanych na bieżąco danych. Często wykorzystywanym urządzeniem pośrednim jest tzw. frame grabber, pozwalający na buforowanie szybko napływających sekwencji wideo przed odebraniem ich przez komputer. Oprogramowanie, bazujące na wydajnych algorytmach cyfrowego przetwarzania obrazów, wykonuje następnie szereg operacji, poczynając od wstępnej obróbki, którą można wyobrazić sobie jako retusz zdjęcia w popularnym programie graficznym. Zmiana jasności, kontrastu, filtracja, skalowanie, obrót czy też wykrywanie krawędzi to tylko najprostsze przykłady takich operacji.

Kolejne etapy, wykonywane na poprawionym wstępnie zdjęciu lub zapisie wideo, zależą już od oczekiwanej funkcjonalności. Najczęściej obróbka obrazu wymaga identyfikacji poszczególnych obiektów (według kształtu, a czasem także koloru) i porównania ich z zapisanym w pamięci komputera wzorcem. W ten sposób oprogramowanie jest w stanie wykryć nieprawidłowości, czyli wszelkie odstępstwa od znanego wzoru – dzięki temu możliwa staje się identyfikacja detali błędnie zamontowanych (np. w niewłaściwej orientacji względem podstawy detalu), części brakujących lub zdeformowanych. Ponieważ jednak nie sposób za pomocą jednego, uniwersalnego oprogramowania spełnić wszystkich wymagań stawianych przez odbiorców, w każdym przypadku nasi inżynierowie opracowują dedykowane systemy wizyjne, skrojone na miarę potrzeb klienta.

Możliwości systemów wizyjnych

Systemy widzenia maszynowego doskonale sprawdzają się w aplikacjach kontroli poprawności montażu, czy to wykonywanego ręcznie, czy też automatycznie, na wcześniejszym przebiegu linii montażowej. Dobrym przykładem jest analiza poprawności automatycznego nakładania klejów lub uszczelnień, dzięki której możliwe jest wykrycie detali z brakującą, niekompletną lub zdeformowaną ścieżką aplikacji. Systemy wizyjne mogą ponadto skanować kody 1D i 2D, dekodować oznaczenia alfanumeryczne, a także inne systemy kodowania elementów, wykorzystując te informacje niezależnie lub w połączeniu z obrazową analizą geometrii i/lub koloru.

Bogate możliwości oprogramowania wizyjnego zapewniają wsparcie dla procesów pozycjonowania robotów przemysłowych i maszyn. Systemy te wykonują również orientowanie elementów przed pobraniem do dalszej obróbki lub montażu, także z wykorzystaniem pomiarów 2D i 3D (stereowizyjnych) realizowanych z użyciem precyzyjnie skalibrowanych zestawów kamer. Łatwa i niezawodna integracja niskopoziomowa (np. za pomocą cyfrowych linii I/O lub łączy szeregowych ze sterownikami PLC) bądź wysokopoziomowa (z systemami SCADA, np. poprzez Ethernet RT) umożliwia włączenie danych płynących z systemu wizyjnego do procesu monitorowania produkcji. Do najbardziej zaawansowanych aplikacji należą m.in. rozwiązania dla automotive, choć możliwości systemów wizyjnych oddają nieocenione zasługi także we wszystkich innych branżach przemysłu. W DS-Technic oferujemy kompleksowe wsparcie począwszy od akwizycji potrzeb klienta, poprzez opracowanie koncepcyjne, aż po wdrożenie gotowego rozwiązania, instalację i integrację z istniejącym bądź tworzonym od nowa systemem automatyki przemysłowej.