Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Jak co nejpřesněji změřit skládací metry?

Technologii počítačového vidění využívá stále více českých firem nejen pro automatizaci, ale i pro velmi přesné měření. V této případové studii je popsán projekt pro firmu Metrie, českého výrobce skládacích metrů, která potřebovala zajistit obě tyto činnosti najednou. Šlo o automatizaci výstupní kontroly skládacích metrů, konkrétně o kontrolu veškerých rozměrů uložených výrobci délkových měřidel zákonem. Nepřesná a drahá ruční kontrola byla v tomto případě nahrazena kamerami propojenými s počítačem, tedy technologií počítačového vidění.

 
Mnozí čtenáři časopisu Automa již vědí z článků Otty Havleho, že počítačové vidění (nazývané také strojové vidění) spočívá v počítačové analýze obrazu v reálném čase, přičemž obraz pro analýzu dodává jedna nebo více kamer. Hlavními oblastmi využití počítačového vidění jsou kontrola, automatizace, rozpoznávání a velmi přesné měření.
 
Pro společnost Metrie je právě velmi přesné měření rozhodující, protože kvalita jejích výrobků, skládacích metrů, závisí na absolutní přesnosti jejich měřítka. Tu od ní požaduje i Český metrologický institut (ČMI). Společnost aktuálně vyrábí přibližně 15 000 skládacích metrů denně. Kontrola jednoho vyrobeného měřidla jejím pracovníkům dříve trvala přibližně 1,5 min a trpěla známými nevýhodami souvisejícími s lidskou obsluhou – chybovostí spojenou s únavou a nepozorností nebo odchylkami způsobenými střídáním lidí, kteří měření prováděli. Metrie interním testováním zjistila, že výsledky různých kontrolorů se mohou při měření stejného výrobku navzájem lišit až o 0,1 mm.
 
Proto vedení Metrie oslovilo společnost Kinalisoft, specializující se na počítačové vidění, aby navrhla řešení, které by zmíněné problémy odstranilo a zároveň odpovídalo předpisům ČMI. To se podařilo. Kontrolní zařízení pro automatizaci ověřování deklarované délky měřítka skládacích metrů bylo navrženo jako jednoúčelový stroj umožňující po ručním založení skládacího metru jeho kompletní analýzu a kontrolu veškerých rozměrů (obr. 1). Projekt zahrnoval i komunikaci s ČMI pro volbu správného způsobu kontroly a přesnosti. Výsledný produkt je schopen automaticky kontrolovat skládací metry s absolutní přesností 0,025 mm za dobu kratší než 30 s. Toto měření pomocí kamery propojené s počítačem je tedy mnohem rychlejší než původní manuální systém měření a kromě toho je minimálně třikrát přesnější, a to bez ohledu na počet změřených měřidel (únava očí atd.). Nové zařízení navíc Metrii potenciálně umožní přesunout skládací metry do II. třídy přesnosti.
 
Měřicí zařízení je konstruováno tak, aby pro svou práci potřebovalo minimum asistence ze strany operátora a aby přehledně informovalo o všem důležitém prostřednictvím uživatelského rozhraní měřicí aplikace. Aplikace umožňuje generovat tiskové sestavy pro snadný přístup kontrolorů kvality k údajům prokazujícím aktuální kvalitu výrobků, jako jsou index způsobilosti procesu, rozptyl naměřených hodnot od nominální hodnoty nebo grafické vyobrazení vývoje chybovosti. Naměřené hodnoty není nutné ručně přenášet do nástrojů, jako je excel, a následně zde opět ručně potřebné veličiny počítat. Odpadá tak další krok ve výrobním procesu, který může být ovlivněn lidskou chybou.
 
Konstrukce měřicího zařízení je založena na kamerovém systému ukotveném na pohyblivém vozíku (obr. 2). Kamera je osazena telecentrickým objektivem, umožňujícím dokonalé měření bez zkreslení snímané scény. Vozík se pohybuje za použití řemenového pohonu a jeho aktuální poloha je určována lineálním magnetickým snímačem délky (obr. 3). Skládací metr je ukotven do speciálního úchytu, který zabezpečuje jeho kolmost vzhledem ke kameře v každém okamžiku měření (obr. 4).
 
Počítač dodaný s kontrolním zařízením je typu all-in-one-PC, tedy je přímo integrován s dotykovou obrazovkou LCD (obr. 5). Jde o velmi kompaktní zařízení nevyžadující nadmíru kabeláže a další periferie pro ovládání měřicí aplikace. Počítač je stejně jako přídavná klávesnice za pomoci stavitelné konzoly VESA namontován přímo na konstrukci kontrolního zařízení.
 
Automatizace výstupní kontroly většinou vede k významným úsporám, a tak je tomu i v tomto případě. Ušetřený čas pracovníků kontroly a špičková výstupní kvalita produktů uspoří minimálně více než sto tisíc korun měsíčně, čímž se společnosti Metrie vrátí vynaložená investice za méně než pět měsíců.
 
Radek Štourač, Kinalisoft
 
Obr. 1. Jednoúčelový stroj pro optickou kontrolu vyrobených skládacích metrů
Obr. 2. Kamera je uchycena na pohyblivém vozíku
Obr. 3. Poloha vozíku je měřena magnetickým snímačem délky
Obr. 4. Uložení skládacího metru zajišťuje jeho kolmost vzhledem k ose objektivu měřicí kamery
Obr. 5. Obrazovka měřicí aplikace