Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo

Technika třetího tisíciletí – kamera Ranger 3D

Digitální zpracování obrazu je v současné době již poměrně běžné. Standardní rovinné (2D) průmyslové kamerové systémy pracují s touto technikou více než patnáct let. Avšak kamerový systém 2D je vhodný pro řešení průmyslových úloh jen do určité míry. Při náročnějších měřeních ve trojrozměrném prostoru (3D) je již nutná improvizace a použití většího počtu kamer s nejistým výsledkem.
 
V takových případech je vhodné zvolit prostorové – 3D řešení kamerového systému. Přístupů, jak řešit zobrazování prostorových informací pomocí digitálních kamer, existuje několik. Mezi dva nejvýznamnější patří tzv. stereoskopie a profilometrie. Z hlediska nutného výpočetního výkonu použitých počítačů a náročnosti na matematické zpracování obrazu je stereoskopie výrazně složitější řešení. Využívá tzv. stereoskopický efekt, který si lze představit jako vytváření trojrozměrné prostorové informace ze dvou zdrojů digitálního obrazu, jež jsou od sebe vzájemně odkloněny. Na stejném principu pracuje i lidský zrak. Metoda využívá velmi složitou matematickou analýzu, při které se navíc znásobují všechny nedostatky řešení 2D, jako je např. výrazná závislost na způsobu osvětlení kontrolovaného objektu.
 
Jednodušší, rychlejší a svým způsobem i přesnější je profilometrie. V tomto případě se využívá triangulační metoda měření vzdálenosti mezi skenovaným objektem, osvětleným laserovým projektorem a čipem použité kamery. Tento princip má několik významných výhod. Jednou z největších je dosažitelná rychlost snímání a následného zpracování. V prostorových (3D) kamerových systémech firmy Sick/IVP je použito patentované řešení, spočívající v tom, že na čipu je pro každý sloupec obrazových bodů (pixelů) umístěn jeden převodník AD a procesor RISC. Díky tomu lze dosahovat vyšší rychlosti zpracování obrazu. Data získávaná z tohoto čipu jsou digitální, nevyžadují žádnou další konverzi AD a jsou připravena k analýze. Lze říci, že kamerové řešení je integrováno na jediném obrazovém čipu. Čip je možné programovat přímo, což např. umožňuje rozdělit ho na několik sekcí s různým způsobem osvětlení a různou závěrkou a tak získávat o kontrolovaném objektu ještě více důležitých informací.
 
Popsané řešení označuje firma Sick/IVP termínem multiscan. V kamerách Ranger ve verzi Multiscan je navíc k dispozici jeden řádek s rozlišením 3 072 obrazových bodů, zatímco rozlišení vlastního čipu je 1 536 × 512 bodů. Tato kamera je také k dispozici ve verzi s infračerveným přisvícením (IR). Další nezanedbatelnou výhodou tohoto řešení je malá závislost na okolním osvětlení. Pro nasvícení kontrolovaného objektu se používá liniový laser. Jelikož při kontrole trojrozměrných profilů kamera potřebuje detekovat pouze odražené laserové světlo o dané vlnové délce, lze použít optický filtr, který ostatní rušivé vlnové délky potlačí. Nutno podotknout, že metoda profilometrie má i jednu nevýhodu: pro získání trojrozměrného obrazu se kontrolovaný objekt musí pod objektivem kamery pohybovat, zatímco metodou stereoskopie lze pořizovat i statické 3D obrazy, což ale při použití v průmyslu většinou nevadí – pohyb zajišťují dopravníky mezi technologickými stanovišti.
 
Kamery Sick IVP Ranger navíc obsahují 206MHz procesor, který je schopen provádět určité matematické operace přímo v kameře. Díky tomu může i tato technicky vyspělá kamera pracovat bez použití externího PC (v režimu smart), což lze s výhodou využít v určitých jednoduchých měřicích úlohách, např. při zjišťování objemu kontrolovaných objektů.
Ing. Radek Pelikán, Sick spol. s. r. o.