AVICON își utilizează competențele pentru a construi sisteme de viziune – dispozitive de control echipate cu capete care achiziționează imagini și software pentru analiza acestora în timp real
Cel mai eficient sistem de prelucrare a imaginilor, cunoscut sub numele de sistem de viziune, se află în capul tău. Creierul tău identifică, prelucrează și interpretează constant ceea ce vezi. Ceea ce ți se pare natural și ușor, este foarte dificil de transpus în mașini.
Toate sistemele de viziune construite urmăresc să fie la fel de bune și eficiente în funcționarea lor ca și creierul uman. Deși este încă imposibil să se creeze un sistem de viziune la fel de universal ca și creierul uman, în aplicații specifice, mașinile permit deja o eficiență mai mare a controlului vizual și asigură o stabilitate mai mare a funcționării sistemului.
Spre deosebire de creierul uman, un sistem de viziune nu își va pierde concentrarea și nu va obosi după câteva sau zeci de minute. Un sistem de viziune construit corect este un element cheie al liniei de producție din Industria 4.0. Acesta asigură o calitate înaltă a produselor fabricate în practic fiecare ramură. Un sistem de viziune se va dovedi util atât în producția alimentară, cât și în cea a elementelor metalice. Poate verifica prezența elementelor sau poate efectua o analiză dimensională precisă. Măsurători 3D și recunoaștere de caractere? În zilele noastre, este mai degrabă o chestiune de a planifica data implementării decât de a dezvolta tehnologia.
Principalul element al unui sistem de viziune este camera împreună cu obiectivul. De ce aceste două elemente vor fi discutate împreună? Deoarece formează un întreg integral, la fel ca ochiul uman. Obiectivul corespunde corneei, în timp ce camera, mai exact inima camerei, adică senzorul fotosensibil – maculei.
Senzorul fotosensibil transformă imaginea incidentă într-un semnal electric proporțional cu intensitatea luminii. În majoritatea sistemelor de viziune, camerele monocrome (alb-negru) sunt o soluție suficientă și chiar mai bună. Acestea asigură o rezoluție și o claritate mai bună a imaginii în comparație cu camerele color. Camerele color, pe de altă parte, sunt potrivite acolo unde analiza culorii este importantă (deși acest lucru depinde și de aplicație, deoarece aceasta poate fi realizată și cu o cameră monocromă utilizată împreună cu filtre optice).
Deoarece matricea înregistrează doar intensitatea (luminozitatea) luminii incidente, pentru a obține o imagine color, pe senzorul camerei este montată o matrice de filtre de culoare (filtre Bayer): verzi, roșii și albastre, care blochează celelalte lungimi de undă, astfel încât un pixel înregistrează intensitatea unei singure componente a luminii vizibile. Pe baza combinării celor trei componente, se creează imaginea color rezultată. Puteți citi mai multe despre acest subiect în articolul nostru CCD/CMOS.
Camerele de imagine au o matrice în formă de dreptunghi cu laturi de până la câteva mii de pixeli, fiind utilizate pentru înregistrarea imaginilor 2D complete în timpul unui singur ciclu de expunere. Aceste camere vor fi utile în sistemele de viziune unde un întreg obiect sau o caracteristică trebuie observată și interpretată într-un singur moment.
Camerele liniare au o matrice în formă de linie subțire cu o lățime de câțiva pixeli. Achiziția imaginii cu ajutorul camerelor liniare are loc linie cu linie; abia după compunerea liniilor se obține întreaga imagine a obiectului. Camerele liniare sunt utile acolo unde obiectele se mișcă, de exemplu, pe o bandă transportoare, permițând o viteză și o rezoluție mai mare a inspecției.
In sistemele de viziune sunt utilizate în principal camere care folosesc tehnica Time-of-Flight sau camere stereo. Camerele ToF trimit un fascicul de lumină infraroșie modulată către obiect și analizează timpul necesar fasciculului pentru a parcurge distanța cameră-obiect-cameră. Pe baza acestui fapt, se determină un nor de puncte al scenei aflate în fața camerei.
Obiectivul îndeplinește două roluri importante într-un sistem de viziune:
• Focalizează razele de lumină de la suprafața obiectului pe planul matricei.
• Limitează cantitatea de lumină care cade pe matrice.
Tastăzi, obiectivele sunt construcții complicate, adesea egalând prețul camerei. Este deosebit de dificil să se realizeze lentile mari cu o precizie ridicată. Prin urmare, odată cu mărimea obiectivului, prețul său crește foarte rapid.
Tipuri de obiective:
În funcție de modul de ghidare a razelor și de funcțiile oferite, obiectivele pot fi împărțite în mai multe tipuri de bază:
Cea mai populară soluție utilizată în sistemele de viziune. Așa cum sugerează și numele, obiectivele au o distanță focală fixă, adică nu oferă o modificare a câmpului vizual fără a schimba distanța de lucru. Aceste obiective au două inele de reglare: primul pentru reglarea focalizării, al doilea pentru controlul diafragmei. Cel mai adesea, sistemele de viziune sunt construite astfel încât să nu fie necesară modificarea distanței de lucru, motiv pentru care obiectivele cu distanță focală fixă reprezintă un compromis ideal între funcționalitate și preț.
Principiul de funcționare al obiectivelor cu zoom este similar cu cel al obiectivelor cu distanță focală fixă, cu excepția faptului că oferă în plus posibilitatea de a schimba distanța focală, adică de a modifica câmpul vizual al camerei. Astfel de obiective sunt mai des utilizate, de exemplu, în robotică, mai ales dacă sunt echipate cu control electronic. Vor fi, de asemenea, o soluție bună pentru testarea diferitelor soluții la construirea unui sistem de viziune.
Se caracterizează prin ghidarea razelor paralel cu axa optică. Datorită lipsei erorii de perspectivă, obiectivele telecentrice sunt utilizate pentru analiza dimensională precisă. Obiectivele telecentrice pot funcționa atât cu camere de imagine, cât și cu camere liniare. Deoarece câmpul vizual al obiectivelor telemetrice este egal cu diametrul lentilei frontale a obiectivului, obiectivele telecentrice sunt soluții mai scumpe decât cele două soluții prezentate mai sus.
Altfel numite obiective pericentrice. Construcția specială a acestor obiective permite observarea simultană a suprafeței frontale și laterale a obiectivului. În funcție de model, obiectivele permit, de exemplu, inspecția interiorului capacului unei sticle, precum și a filetului, cu ajutorul unei singure camere de imagine. Alte soluții permit vizualizarea întregii etichete plasate pe gâtul sticlei.
luminatul are o importanță crucială în sistemele de viziune, iar diodele LED domină în acest domeniu, asigurând eficiență energetică și o calitate adecvată a luminii. Iluminatul poate lua diverse forme:
De obicei, au o formă dreptunghiulară cu proporții diferite ale laturilor: de la un dreptunghi subțire la pătrate mari. Aceste iluminatoare sunt utilizate pentru iluminarea frontală a obiectelor, din aceeași parte unde este amplasată camera. Iluminatoarele frontale au adesea lentile pe diodele LED, care permit focalizarea luminii pe distanțe mai mari.
Prin formă și caracteristici de iluminare, seamănă cu iluminatoarele frontale, cu excepția faptului că, spre deosebire de acestea, aproape întotdeauna au un difuzor mat, care difuzează lumina, asigurând o omogenitate ridicată a luminii generate. Iluminatoarele de fundal sunt plasate în spatele obiectului (adesea direct în spatele acestuia) și emit lumină spre cameră. Acest tip de lumină scoate în evidență marginile obiectelor.
Au diode LED dispuse pe un plan inelar. Iluminatoarele inelare sunt adesea montate pe cameră, sau în apropierea camerei, astfel încât camera să privească prin orificiul lor. Iluminatoarele inelare servesc, de asemenea, la iluminarea frontală a obiectelor, oferind o iluminare uniformă, fără o direcție specifică.
Deosebit de utile pentru iluminarea suprafețelor cu reflexie ridicată. Iluminarea fără umbre asigură o iluminare netedă, omogenă, evidențiind uniform caracteristicile obiectelor. Iluminatoarele fără umbre pot avea forma unei cupole sau a unui tunel cu o deschidere pentru cameră (diodele LED sunt plasate la baza carcasei, cupola/tunelul este acoperită cu un strat rugos care direcționează uniform lumina spre obiect) sau a unui iluminator frontal plat cu o deschidere pentru cameră (o cupolă cu o rază ~infinită, principiul de funcționare similar cu cel al iluminatoarelor frontale, cu excepția faptului că o cameră plasată central nu provoacă formarea umbrelor).
De obicei, au o formă dreptunghiulară cu diode LED plasate la bază și o placă de divizare a luminii care permite suprapunerea sursei de lumină și a camerei. O astfel de combinație permite evidențierea bună a neregularităților pe suprafețele plane. Similar cu iluminatoarele fără umbre, acestea sunt o soluție potrivită pentru sistemele de viziune în care sunt observate obiecte lucioase.
Iluminatoare dedicate lucrului în sistemele de viziune care utilizează camere liniare. Se caracterizează printr-un fascicul de lumină foarte luminos, concentrat, alungit, care iluminează precis o parte a obiectului observat de cameră. Iluminatoarele liniare au o bandă îngustă de diode LED cel mai adesea conectată la o lentilă cilindrică, astfel încât lumina să poată rămâne focalizată pe distanțe de lucru mai mari.
Iluminatoare mici compuse dintr-o singură/câteva diode LED. Sunt utile acolo unde este nevoie de iluminarea unor suprafețe mici sau, de exemplu, ca sursă de lumină în obiective telecentrice cu iluminare coaxială separată.
Deosebit de utile pentru iluminarea suprafețelor cu reflexie ridicată. Iluminarea fără umbre asigură o iluminare netedă, omogenă, evidențiind uniform caracteristicile obiectelor. Iluminatoarele fără umbre pot avea forma unei cupole sau a unui tunel cu o deschidere pentru cameră (diodele LED sunt plasate la baza carcasei, cupola/tunelul este acoperită cu un strat rugos care direcționează uniform lumina spre obiect) sau a unui iluminator frontal plat cu o deschidere pentru cameră (o cupolă cu o rază ~infinită, principiul de funcționare similar cu cel al iluminatoarelor frontale, cu excepția faptului că o cameră plasată central nu provoacă formarea umbrelor).
Emit lumină puternică cu o anumită caracteristică, care este apoi condusă prin fibră optică la locul de inspecție. Acest tip de iluminatoare este utilizat, printre altele, în microscoape sau iluminatoare speciale, care nu au electronică.
