Analiza obrazu 3D na linii produkcyjnej

Każdy ma własne wyobrażenia i preferencje, dlatego nie chcielibyśmy określać kamer IVC jako szczególnie udane systemy wizyjne pod względem funkcjonalności i wygody użytkowania, niemniej proponujemy sprawdzić i ocenić jak bardzo przydatne mogą okazać się w praktyce zastosowanie technologii 3D w oparciu o systemy zintegrowane IVC-3D.Podstawową cechą kamer zintegrowanych jest zawarta w pełni w kamerze całkowita funkcjonalność i zdolność do samodzielnej pracy, bez konieczności zastosowania zewnętrznego sterownika, czy też komputera. Co prawda takie zestawienie dwa w jednym jest obecnie często stosowane w dużej grupie kamer 2D, które cieszą się z tego powodu uznaniem ze względu na szybkość i prostotę uruchomienia systemu.
 

Zupełnie nową jakość w automatyce prezentują unikalne kamery IVC-3D. Jest to również zintegrowany system wizyjny (IP65), pracujący w oparciu o bardzo szybki przetwornik w 3 wymiarach (x, y, z) z maksymalną możliwą szybkością 5000 profili na sekundę, praktycznie niezależnie od kolorystyki obiektu i oświetlenia zewnętrznego. Zasada tworzenia obrazu polega na prostopadłym do przenośnika oświetleniu poruszającego się pod kamerą przedmiotu i pobieraniu kolejnych obrazów linii laserowej do pamięci kamery. Z tak zgromadzonych kolejnych skanów/profili tworzony jest obraz 3D. Jeśli jednak proces wymaga jeszcze szybszych narzędzi, wówczas można wykorzystać systemy kamer Ruler lub Ranger, które oparte są o PC i obróbkę obrazy w oprogramowaniu specjalistycznym stworzonym do danej aplikacji np. w C++. Tu możemy myśleć o rejestracji i analizie obiektów z szybkością nawet 35000 zebranych profili na sekundę. 

 

Przetworniki kamer 3D oparte są o opatentowaną przez SICK|IVP technologię równoległej i jednoczesnej analizy obrazu, dla IVC-3D na każdej z 1024 kolumn matrycy, przez co uzyskujemy tak wysokie prędkości skanowania. Wspomniane wyżej maksymalne osiągi możliwe są dla małej liczby wierszy prze-twornika, chcąc jednak wykorzystać pełne pole widzenia, czyli obraz z większości z 512 wierszy, czas analizy będzie dłuższy, co daje w praktyce niższe prędkości skanowania. Jedynym celem i funkcją pracy matrycy jest określenie środka obrazu linii laserowej odwzorowanej na przetworniku. W dalszej części cyklu następuje przeliczenie współrzędnych z pikseli na milimetry według specjalnej procedury, pozwalającej skorygować wszelkie zniekształcenia związane z optyką i perspektywą pod jaką skierowany jest obiektyw na miejsce oświetlone linia laserową i uzyskać dane już w skalibrowanym układzie współrzędnych. Przy sprzyjających warunkach można rozróżniać detale z rozdzielczością 0,015mm w pionie dla modelu IVC-3D 30, przy polu widzenia szerokości 60mm! Dzięki temu nawet drobne defekty wykonania powierzchni, krawędzi lub położenia są doskonale widoczne i możliwe do wychwycenia w sposób automatyczny. W każdej z dostępnych wersji mamy ten sam przetwornik, a różne pola widzenia uzyskuje się przez inną optykę, więc co za tym idzie, dla kamery przeznaczonej do analizy większych obszarów możliwe rozdzielczości w pionie i szerokości są odpowiednio niższe, np. dla wersji do 800mm szerokości przenośnika w pionie możemy liczyć na rozdzielczość 0,2mm. Zupełnie odmienną sytuację mamy w kierunku ruchu, czyli po współrzędnej y, tutaj odległość między poszczególnymi profilami określona jest przez użytkownika, taktowana impulsami z enkodera lub zegarem wewnętrznym. Kamery posiadają po 3 programowalne wejścia i wyjścia (PNP/NPN), wbudowany Ethernet i port szeregowy RS485.
 

Wspólne z kamerami IVC-2D i czytelne środowisko programowania IVC-Studio (dostarczane z systemem lub do pobrania ze strony www.sickivp.com) automatycznie rozpoznaje typ podłączonego urządzenia oraz dobiera odpowiedni zestaw gotowych procedur i narzędzi. A jest ich ponad 110, rozmieszczonych tematycznie w kilku grupach i dostępnych w postaci ikon z paska narzędzi. W ich skład wchodzą również instrukcje warunkowe, pętle, pełna obsługa błędów i komunikacji. Do współpracy z robotami zostały stworzone procedury przeliczania współrzędnych z układu kamery na układ stosowany przez robota. W przypadku uruchamiania i testowania programów, szczególnie tych bardziej rozbudowanych, bardzo cenny okazuje się Debbuger.
 

W rodzinie zintegrowanych kamer IVC dostępne są również systemy IVC-2D oparte o czarno-biały przetwornik obrazu CCD w wersji podstawowej 640x480 pikseli (dostępna jest również wersja 1024x768) o prędkości 30 obrazów na sekundę. Przemysłowa obudowa IP65 (ze specjalną osłoną na obiektyw, także obudowa ze stali nierdzewnej jako opcja) umożliwiają zastosowanie także w przemyśle spożywczym do np. sprawdzania poprawności nałożenia etykiety, zamknięcia opakowania, kształtu i kompletności produktu. Znane są także liczne aplikacje w robotyce, np. przy sterowaniu manipulatorem. Również są to uniwersalne narzędzia do kontroli poprawności naniesionej daty produkcji, z pełną funkcją rozpoznawania tekstu OCV/OCR i kodów kreskowych oraz DataMatrix.

Opracowane przez: SICK