Aktuální vydání

celé číslo

08

2020

Mozaika novinek a informací

Restart ekonomiky

celé číslo

Optická kontrola kvality plastových desek

 Kamerový inspekční systém umístěný na válcovací stolici při výrobě plastových desek přináší několik technických zajímavostí, které mohou být inspirací pro všechny techniky v oboru strojového vidění.

Zákazník požaduje, aby byla kontrolována celá plocha plastové desky, která opouští stroj. Deska může vykazovat několik typů vad, z nichž nejkritičtějšími jsou zvlnění povrchu a zrnka nečistot uvnitř materiálu. Tyto vady nesmějí projít bez přesné identifikace jejich místa a bez vyznačení problémových míst značkami na okraji desky. Přitom je nutné rozpoznat zvlnění o velikosti jednotek mikrometrů a nečistoty velké desetiny milimetru. Již z tohoto zadání jsou zřejmé požadavky, s nimiž se musí systém vizuální inspekce vyrovnat. Především je třeba získávat vysoce kvalitní a stabilní obraz s vysokým rozlišením a bez jakékoliv ztrátové komprese obrazu.

Konstruktéři proto vybrali monochromní kamery DataCam s rozlišením 1 600 × 1 200 ob­razových bodů (pixelů) a s šestnáctibitovou digitalizací. Tyto kamery poskytují RAW-data, tedy surová data, bez jakékoliv úpravy ztrátovou kompresí. Tak lze zajistit vysokou kvalitu obrazu. Plastový pás opouštějící stroj má šířku 120 mm. Proto by jedna kamera pro pokrytí celé šířky pásu nestačila – inspekční zařízení používá čtyři kamery, jejichž zorná pole se mírně překrývají (obr. 1). Pro omezení nepříznivého vlivu odparu horkého plastu a tepelného zatížení jsou kamery ofukovány vzduchem.

Snímaný materiál se nepřetržitě pohybuje rychlostí přibližně 6 m/min. Kamery proto musí pracovat s velmi krátkými expozičními časy. To klade velké požadavky na intenzitu osvětlení. Speciálně pro tuto zakázku byla zkonstruována osvětlovací lišta osazená výkonnými LED s bílým světlem (obr. 2). Osvětlení je dostatečně intenzivní, a přitom téměř nezvyšuje tepelnou zátěž kontrolovaného plastového materiálu.

Surová data, která kamery poskytují, představují pro komunikační systém značnou zátěž. Objem surových dat, produkovaných čtveřicí kamer, činí několik desítek megabajtů za sekundu a to je již za možnostmi jediného portu USB. Připojení je proto navrženo tak, aby byla každá kamera připojena na samostatný kořenový rozbočovač (hub) na základní desce počítače, který data zpracovává. Připojení každé kamery na samostatný port je pro plynulost běhu aplikačního programu podstatným požadavkem.

Počítač si nejenom musí poradit s mohutným tokem dat, ale musí veškerá obrazová data také zpracovat v reálném čase, který odpovídá produkčnímu tempu stroje. Kroky systému strojového vidění VisionLab umožňují rozdělovat výpočty mezi několik jader CPU. Proto je počítač vybaven výkonným šestijádrovým procesorem, díky němuž počítač zvládá veškeré výpočty Fourierových transformací, a větší počet jader je také přínosem pro plynulost datového toku sběrnicí USB.

Systém musí detekovat zrnka nečistot, která jsou menší, než je obrazový bod kamer. Aby toho dosáhl, musí obraz zpracovávat výpočetně náročnými filtry. Pro tento účel je počítač vybaven grafickým adaptérem s grafickým procesorem (GPU) nVidia, kde je obraz zpracováván vysoce paralelně – GPU GF590GTX obsahuje 1 024 jader a datový tok obrazových dat může činit až 327 GB/s. Systém VisionLab obsahuje mnoho kroků, které výkon současných grafických procesorů dokážou využít. I v případech, kdy je zátěž GPU velká, se to nijak neprojevuje na zatíženosti CPU a na odezvách počítače na po­vely obsluhy.

Kamerové inspekční zařízení navrhla a dodala společnost Moravské přístroje (www.mii.cz).

(Moravské přístroje, a. s.)

Obr. 1. Pro kontrolu plastového pásu o šířce 120 mm se používají čtyři kamery DataCam

Obr. 2. Plastový pás osvětluje lišta osazená LED s bílým světlem

Obr. 3. Počítač, který zpracovává obrazová data, je umístěn ve skříňce provětrávané filtrovaným vzduchem