Aktuální vydání

celé číslo

06

2022

Vodohospodářství, energetika a využití obnovitelných zdrojů energie

IIoT, vestavné a průmyslové počítače a edge computing

celé číslo

Inteligentní snímač pro průmyslovou kontrolu

číslo 5/2006

Inteligentní snímač pro průmyslovou kontrolu

Přístrojem nové koncepce, která umožňuje jednoduchým, spolehlivým a dostupným způsobem detekovat přítomnost objektů, je snímač Checker 101. Pracuje na základě znalosti vzhledu kontrolované součásti. S použitím libovolně uspořádaných tří základních rozpoznávacích funkcí založených na jasu, kontrastu a porovnávání se vzorem nahrazuje několik fotoelektrických snímačů, detekuje vlastnosti nezjistitelné klasickými snímači a odstraňuje potřebu přesného nastavení polohy kontrolovaného objektu.

Snadné řešení provozních úloh

Snímač Checker 101 (obr. 1) byl uveden na světový trh vloni jako první model nové řady produktů firmy Cognex Corp. Rozšiřuje její nabídku směrem k jednoduchým úlohám a je pro uživatele často prvním krokem do světa počítačového vidění.

Obr. 1.

Obr. 1. Inteligentní snímač Checker 101

Ačkoliv je určen k detekci přítomnosti objektů, která je klasickou úlohu pro kamerové systémy, byl vyvinut tak, aby byl mnohem snáze použitelný než jakýkoliv kamerový systém. I nový uživatel ho uvede do provozu během několika minut. Tím je předurčen pro inženýry, techniky a elektrikáře pracující u výrobních linek, kteří denně řeší provozní problémy praktického charakteru, jako jsou chybějící matice, těsnění, uzávěr a etiketa na lahvi nebo variace barvy kontrolní značky. Jedná se převážně o úlohy, které se dříve pokoušeli řešit sérií jednoduchých snímačů, např. fotoelektrických. Často se v takových případech spoléhalo také na manuální kontrolu.

Nenáročná instalace

Prvním krokem při instalaci je upevnění snímače. Díky zakomponované technice vidění nemusí být snímač Checker 101 úplně přesně ustaven. Stačí, aby kontrolovaný objekt byl v zorném poli snímače a interní vyhledávací algoritmus přesně určí jeho aktuální polohu. Základní objektiv má ohniskovou vzdálenost 5,8 mm, v doplňkové sadě jsou objektivy s ohniskovými vzdálenostmi 8, 16 a 3,6 mm. Sada objektivů umožňuje pokrýt zorné pole z různých pracovních vzdáleností nebo naopak při fixní pracovní vzdálenosti optimalizovat zorné pole. Snímač je vybaven zaostřovacím šroubem s aretací. Upevnění snímače zjednodušují doplňkové držáky, a to jednoduchý montážní a stavitelný s kloubem.

Pro základní funkci snímače stačí připojit napájecí napětí a zapojit výstupy. Prvním výstupem je detekce přítomnosti objektu a druhým signalizace vyhovujícího nebo nevyhovujícího kusu. Oba signály jsou deterministické a jsou vysílány s pevným, definovaným zpožděním po detekci objektu. Na linkách s konstantní rychlostí tudíž lze přímo propojit výstup snímače s třídicím členem. Pro linky s proměnnou rychlostí je určen nejnovější model Checker 101E se vstupy pro enkodér a s automatickým posuvným registrem pro 4 000 objektů, umožňující vyřešit takovou třídicí úlohu bez použití programovatelného automatu. Rozvodná deska rozšiřuje základní funkci snímače o možnost přepínat až šestnáct předdefinovaných úloh a naučit se nové vzory. Vstupy i výstupy jsou opticky odděleny. Velká snímkovací frekvence a rychlost zpracování dovolují snímači automaticky detekovat přítomnost objektu v jeho zorném poli. Není tedy nutné externě spouštět kontrolu každého jednotlivého objektu.

Snadné uvedení do provozu

Funkce snímače Checker 101 se nastavuje na PC připojeném přes rozhranní USB s použitím programu Check Mate. Program je určen pro nastavení kontrolních úloh, zobrazení a ukládání obrazu ze snímače. Kontrolní úloha se nastavuje formou průvodce se stručnou nápovědou k aktuálnímu tématu. Sestavení úlohy začíná zadáním základních informací o lince a kontrolovaném objektu. Vložené údaje o rychlosti a orientaci pohybu spolu s velikostí zorného pole slouží interním algoritmům k efektivnímu vyhodnocení sejmuté scény. Následuje nastavení jasu snímaného obrazu a jeho případné zaostření nastavovacím šroubem. Záznam videosekvencí umožňuje nastavit zorné pole a jas a zaostřit obraz i u linek v pohybu. Jakmile je získán optimální obraz, nastavuje se oblast pro detekci objektu a její citlivost. K nastavení všech citlivostí se používají jednoduché posuvníky s barevně vyznačeným aktuálním a mezním stavem. Zvolené nastavení lze ihned ověřit založením kusu nebo nahranou videosekvencí. Na detekovaný objekt mohou být aplikovány v libovolném počtu a uspořádání již zmíněné tři druhy kontrolních funkcí založených na jasu, kontrastu a srovnávání se vzorem. Pole pro kontrolu jasu a kontrastu mají kruhový tvar, pole funkce porovnávání se vzorem je pravoúhlé. Na základě nalezené aktuální polohy objektu jsou umístěna pole jednotlivých funkcí (obr. 2). Poslední fází sestavení úlohy je testování nastavených parametrů na reálných objektech a ukládání obrázků. Mimo ukládání obrázků vyhovujících nebo nevyhovujících objektů lze ukládat součásti s hodnotami parametrů nejbližšími nastaveným mezím a poté tyto meze upravit pro dosažení větší robustnosti kontroly.

Obr. 2.

Obr. 2. Detekce namontovaného O-kroužku (vlevo vyhovující, vpravo nevyhovující)

Po úspěšném finálním otestování se snímač odpojí od PC a dále pracuje autonomně. Velkou spolehlivost snímače zajišťuje vestavěná diagnostika spolu s technikou několikanásobného snímání a vyhodnocení. Každý kontrolovaný objekt je při průchodu zorným polem snímače několikanásobně zkontrolován a získané mezivýsledky jsou vyhodnoceny vnitřním algoritmem, což umožňuje potlačit falešné detekce a chyby způsobené např. náhodnými odrazy.

Kompaktní, pohotové a levné řešení

Kompaktní rozměry, integrovaný objektiv a osvětlení, odolné průmyslové provedení s krytím IP67, chráněné a opticky izolované vstupní a výstupní linky v provedení s volnými přívody pro snadnou montáž, program zdarma a snadné použití díky moderním vyhodnocovacím technikám zaručují spolehlivé vyřešení problému při nízkých nákladech. Bližší informace poskytne firma TSI System.

Petr Chmelař, TSI System s. r. o.

TSI System s. r. o.
Mariánské nám. 1
617 00 Brno
tel.: 545 129 462
fax: 545 129 467
e-mail: info@tsisystem.cz
http://www.tsisystem.cz