B&R: Машинное зрение – это просто

Системы машинного зрения все шире применяются в различных областях промышленности: управление технологическими процессами, сортировка, визуальный контроль качества выпускаемой продукции и многое другое. Однако многие недооценивают важнейшую роль освещения, которое позволяет камерам системы получать результаты высокой точности и повторяемости.

«Освещение — ключевой элемент любой системы машинного зрения.» — подчеркивает эксперт по системам технического зрения Андреас Вальдл. Ведь именно от освещения зависит, как система распознает объект. Помимо условий интенсивности света, направления и длины волн, имеются два важнейших фактора — точность синхронизации и интеллектуальное управление, которые являются определяющими в системе.

На практике захват изображения, управление освещением и управление вспышками осуществляются через дискретный ввод/вывод. Это обусловлено тем, что никто из производителей на данный момент не может предложить комплексное решение с полным ассортиментом датчиков машинного зрения, освещения и контроллеров вспышки. «Существующие решения машинного зрения, зачастую, имеют комплектующие от четырех разных производителей оборудования,» — поясняет Вальдл. — «Камера от одного производителя, система управления освещением от другого, сами осветительные приборы от третьего, а контроллер вспышки от четвертого поставщика.»

Точная синхронизация

Обмен данными между системами происходит через дискретный ввод/вывод, что существенно ограничивает возможности точной синхронизации и способствует возникновению задержек. Например, просто невозможно синхронизировать открытие диафрагмы объектива со вспышкой с микросекундной точностью. «Как инженер, все, что Вы можете сделать в таком случае, это увеличить длительность вспышки, чтобы обеспечить возможность срабатывания камеры.» — рассказывает Вальдл. Однако, расплачиваться приходиться сроком службы светодиодной вспышки.

Конечно, можно снизить яркость света, чтобы компенсировать длительность вспышки и продлить срок службы. Но при высокоскоростных задачах длинная выдержка скажется на четкости изображения. Другим вариантом будет усиление сигнала датчика. «Но это приведёт к шуму и общему ухудшению полученного изображения,» — констатирует Вальдл. «Получается замкнутый круг.»

Машинное зрение от B&R объединяет камеру, освещение и контроллер вспышки в единую систему. Такое решение имеет существенные преимущества: поскольку управление светом и система автоматизации синхронизированы с микросекундной точностью, длительность вспышки может быть минимальной. Это продлевает срок службы светодиодов, обеспечивая при этом четкое изображение даже самых быстро движущихся объектов. Освещение объекта получается равномерным и ярким, что обеспечивает высокую степень повторяемости результатов. Таким образом существенно повышается качество изображения.

При этом камера и осветительные элементы бесшовно интегрируются в машинную сеть.

Высокая интенсивность

«Чрезвычайно короткая длительность вспышки позволяет подавать на светодиоды ток до 300% от номинала» — отмечает Вальдл. Решение B&R позволяет добиться такого уровня интенсивности свечения, которого невозможно достичь при традиционном подходе. Это позволяет сократить выдержку, уменьшить шум и максимально снизить восприимчивость к постороннему свету.

«Машины стоят в производственном цеху, где в течение суток меняются условия освещения, поэтому зачастую посторонний свет тоже является источником ряда проблем.» — рассказывает Вальдл. Устранение этого фактора может существенно улучшить качество результатов измерений и проверок. Добиться снижения влияния естественного освещения в производственном помещении машиностроители могут, используя при проектировании громоздкий, дорогостоящий корпус или вспышки высокой интенсивности.

Встроенная в камеру светодиодная вспышка от B&R обеспечивает равномерную освещенность всей поверхности объекта. (график справа). Другие встроенные в камеру световые решения имеют заметное ослабление яркости по краям (график слева). Уменьшение яркости означает, что необходимо усилить светочувствительность камеры, что приводит к увеличению шума. Качество изображения, полученного при помощи решения от B&R, значительно выше.

Равномерное освещение

Для приложений с использованием систем машинного зрения крайне важна высокая степень повторяемости, поэтому каждый объект должен быть освещен одинаково равномерно. Этого можно добиться, используя интеллектуальные вспышки. Каждый светодиод в решении от B&R оснащен специальной линзой, которая обеспечивает равномерное рассеивание света. Все вспышки и системы подсветки B&R калибруются непосредственно на заводе, поэтому нет необходимости их калибровать на объекте. Колебания температуры и время влияют на интенсивность света, генерируемого светодиодом, но эти эффекты автоматически компенсируются благодаря интеллектуальному управлению светом от B & R.

Гибкость

«В современном производстве недостаточно однозадачного узкоспециализированного машинного зрения.» — подчеркивает Вальдл. В эпоху четвёртой промышленной революции и промышленного Интернета вещей переналадка оборудования «на лету» становится обычным явлением, и решение для машинного зрения так же должно иметь подобную возможность. Интегрированное решение B&R можно легко перенастроить на уровне интерфейса управления, поскольку все параметры можно хранить в качестве рецептов и вызывать их по мере необходимости.

В любое время оператор может настроить цвет освещения, длительность световой вспышки, фокусное расстояние камеры, выдержку или угол падения света, просто поменяв соответствующие настройки. Одно и то же осветительное оборудование позволяет реализовать подсветку как светлого, так и темного поля — достаточно выбрать нужные параметры.

Все осветительное оборудование B&R поддерживает до четырех различных цветов подсветки. Специально разработанные линзы обеспечивают равномерное освещение.

Значение цвета

«Многие машиностроители недооценивают потенциал использования вспышек разных цветов.» — отмечает Вальдл. Например, вспышки разного цвета позволяют как выделить, так и скрыть часть продукта или товарного знака. По этой причине инженеры оснастили все световые решения от B&R, в том числе камеры со встроенной светодиодной вспышкой, поддержкой до четырех различных цветов и поддержкой разного диапазона светового излучения — инфракрасного и ультрафиолетового.

Благодаря светодиодам разного цвета можно сделать несколько фотографий объекта в различных условиях освещения, чтобы получить больше характеристик объекта. Смена цвета освещения происходит настолько быстро, что со съемкой успешно справляется одна камера.

Конфигурирование вместо программирования

«Кстати, — добавляет Вальдл, — для настройки системы машинного зрения больше не требуется никакого реального программирования в традиционном смысле». Компания B&R разработала готовые программные компоненты, которые позволяют пользователям настраивать приложения просто перетаскивая мышкой нужные функции. Программные компоненты машинного зрения могут быть легко связаны с другими компонентами, которые реализуют такие функции, как управление движением, управление пользователями, управление рецептами и системы сигнализации. Поскольку они являются неотъемлемой частью машинной сети, комплексная диагностика доступна в режиме реального времени. Специалисты B&R сделали всё, чтобы максимально сократить накладные расходы на разработку приложений машинного зрения.

Автор: Штефан Хензель, главный редактор PR — службы компании B&R

 

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.