Данная система машинного зрения основана на использовании камеры линейного сканирования, которая используется для проверки обработанных лазером деталей после их резки и полировки.
Чтобы гарантировать высочайшее качество своей продукции, машиностроители и другие отрасли промышленности требуют, чтобы используемые ими металлические детали изготавливались по самым высоким стандартам и проходили проверку перед отправкой. Компании, поставляющие эти металлические детали, часто используют лазерные режущие станки, которые, управляемые ЧПУ, направляют лазерный луч для вырезания деталей из больших листов плоского металла.
После резки детали полируются и должны пройти проверку на соответствие спецификациям, указанным в файле автоматизированного проектирования (САПР), предоставленном заказчиком производителю.
После получения CAD-файлов они сохраняются в базе данных и используются для управления лазерной режущей машиной, которая вырезает деталь. После резки детали полируются и на них лазером наносится числовой код.
Чтение кода
Чтобы проверить соответствие деталей спецификациям файла САПР, детали сначала вручную загружаются на конвейер, движущийся со скоростью около 20 м/мин. Для проверки типа каждой детали необходимо сначала проверить буквенно-цифровой код на каждой детали и сравнить его с номером детали в базе данных. Для этого деталь сначала освещается специальным светильником , а изображения детали получаются с помощью интеллектуальной камеры, установленной на кронштейне над лентой конвейера (рис. 1).
Рисунок 1: Для проверки лазерной маркировки на каждой детали буквенно-цифровой код подсвечивается светодиодом, а полученные изображения считываются с помощью интеллектуальной камеры, установленной на рычаге над лентой конвейера.
С помощью программного обеспечения сначала считывается буквенно-цифровой код детали, а затем результат передаётся через Ethernet-интерфейс камеры на главный компьютер, где он сравнивается с буквенно-цифровыми данными известных деталей. Если деталь не считывается, оператор получает сигнал о необходимости снять её с конвейера.
После прохождения контроля каждая деталь должна быть измерена, чтобы убедиться в соответствии её характеристик данным САПР, хранящимся в базе данных системы. Для этого детали, движущиеся по конвейеру шириной 170 см, сначала подаются на станцию визуализации. Здесь для подсветки деталей используются два белых светодиодных светильника, изготовленных компанией Sturm-Gruppe, установленных под углом 45° вне оси (рис. 2).
Рисунок 2: По мере перемещения деталей по системе они попадают на восемь камер линейного сканирования (три из которых показаны), оснащенных объективами 150 мм, которые установлены примерно на высоте 1,5–2 м над лентой конвейера.
Эта внеосевая конфигурация используется для подсветки кромок каждой детали при её прохождении под станцией визуализации. По мере освещения детали получают изображения с помощью восьми камер линейного сканирования, оснащённых 150-миллиметровыми объективами производства. Камеры были установлены на высоте примерно 1,5–2 м над лентой конвейера, что обеспечивало оптическое разрешение 110 мкм/пиксель.
Близкий к телецентричности
«Хотя в этом проекте можно было бы использовать меньше камер линейного сканирования с телецентрическими объективами, для снижения стоимости системы было использовано несколько камер и обычных объективов». Для получения этого псевдотелецентрического изображения не использовалось полное 4K-изображение с каждой из восьми камер, а вместо этого был получен только фрагмент 2K-изображения из центра каждой камеры.
Конечно, индивидуальная калибровка нескольких камер линейного сканирования — непростая задача. Для калибровки системы калибровочная мишень помещается на конвейерную ленту, а затем оператор вводит заданные целевые значения.
После калибровки данные изображений с восьми камер, используемых в системе, передаются через интерфейс GigE каждой камеры на 16-портовый коммутатор GigE, а затем объединенные данные передаются на главный компьютер системы. Изображения, полученные камерой, затем анализируются и сравниваются с заведомо достоверными данными в базе данных САПР системы.
Сопоставление данных САПР
Это, пожалуй, одна из самых уникальных частей системы. С помощью программного обеспечения изображения сначала подвергаются пороговой обработке для удаления изображения фонового конвейера. Затем, с помощью инструментов поиска формы и анализа пятен, контуры и края металлических деталей вычисляются и сохраняются в базе данных.
Однако эти данные невозможно напрямую сравнить с информацией, хранящейся в модели САПР. Вместо этого разработанное программное обеспечение, которое преобразует информацию из стандартного файла САПР в таких форматах, как .dxf или geo, в файл изображения TIFF. Данные из этого файла TIFF затем могут быть считаны программой обработки изображений и сравнены с данными изображения металлической детали, полученными с помощью камер линейного сканирования.
После этого сравнения известные отклонения от модели САПР отображаются на мониторе оператора зеленым цветом (полное совпадение), желтым цветом (частичное совпадение) или красным цветом (неверно), см. рисунок 3. Детали, которые считаются несоответствующими, удаляются оператором после того, как он выходит из станции технического зрения.
Рисунок 3: Сравнение данных изображения с моделью САПР отображается на мониторе оператора зелёным цветом (полное совпадение), жёлтым (частичное совпадение) или красным (неверное совпадение). Детали, которые считаются недостаточно качественными, удаляются оператором после выхода из пункта технического зрения.
Если деталь годна, система генерирует этикетку с указанием типа детали, даты изготовления и другой информации, которая вручную прикрепляется к детали.
