Moravian instruments
Vyhledávání
Hlavní menu
Hlavní stránka
O společnosti
Stažení software
Stažení dokumentů
Obchodní partneři
Registrace
Vstup pro partnery
Produkty
Programový systém Control Web
Strojové vidění VisionLab
Kamery DataCam a  osvětlovače DataLight
Průmyslový počítačový systém DataLab
Vědecké CCD kamery
Speciální technika
Ceník
Aktivace produktů
Control Web online
Služby
Školení
Zakázková řešení
Podpora


Hlavní stránka  Produkty  Strojové vidění VisionLab

Strojové vidění — makroskopická optická měření rozměrů na obtížně přístupném místě
 Zadání této úlohy je velmi specifické. Dokonce natolik, že úloha zpočátku vypadá zcela neřešitelně. Po seznámení s problémem jsme si museli vzít několik dní na rozmyšlenou. Zadání definovalo požadavek na měření délky drátků, které se nalézají uvnitř trubičky ze speciální oceli, která má vnitřní průměr pouhých 1.6 mm. Přitom jediný možný směr pohledu na tyto drátky je souhlasný s jejich osou i osou trubičky, ve které jsou ukryty. Přesnost měření je požadována v setinách milimetru.

Zadavatel již dříve prověřil ostatní alternativní metody, jak požadované rozměry měřit. Jako první metoda se logicky nabízí použití rentgenového obrazu s bočním pohledem na trubičku. Jenže materiál trubičky je pro rentgen značně neprůhledný. Dále je možno použít měřicí mikroskop, který má kalibrovanou ostřicí stupnici a detekovat tak hloubku jednotlivých objektů uvnitř trubičky. Tato metoda je ale náročná na lidskou obsluhu a pro výrobní linku nepoužitelná.

Zkušební přípravek pro ověření principu měření

Zkušební přípravek pro ověření principu měření

Osvětlovač s šesti spínatelnými bodovými zdroji je jednoduše řízen jednotkou DataLab s binárními výstupy

Osvětlovač s šesti spínatelnými bodovými zdroji je jednoduše řízen jednotkou DataLab s binárními výstupy

Navrhli jsme nepřímou metodu měření, kdy při znalosti pozice bodových zdrojů světla vůči čelu trubičky můžeme měřit délku stínu vrženého drátkem a jednoduchým geometrickým výpočtem pak stanovit délku drátků.

Měření by pravděpodobně bylo realizovatelné i s běžným makroskopickým objektivem, ale vzhledem k velmi malým rozměrům měřených objektů je výhodné použít relativně levný telecentrický objektiv s malým průměrem vstupních čoček. Použití telecentrického objektivu nám zjednoduší geometrické výpočty.

Přípravek je vybaven i servomotorem pro rotaci upínací hlavy, ten pro definitivní řešení již nebude nutný

Přípravek je vybaven i servomotorem pro rotaci upínací hlavy, ten pro definitivní řešení již nebude nutný

Pohled na atenuátor s krokovým motorem pro zaostřování

Pohled na atenuátor s krokovým motorem pro zaostřování

Před výrobou finálního poloprovozního zařízení jsme sestavili pokusný přípravek, na kterém jsme ověřili použitelnost navržených principů. Osvětlovač v přípravku sestával z osmi bodových červených diod přímo spínaných jednotkou DataLab. Lze tak volit mezi difuzním světlem rovnoměrně pronikajícím do trubičky a směrovým světlem osvětlujícím scénu z jednoho z šesti možných směrů. Měřený výrobek pak již není nutno natáčet a může být vložen v libovolné pozici.

Zaostřování na čela drátků při všesměrovém difuzním osvětlení

Zaostřování na čela drátků při všesměrovém difuzním osvětlení

Měření délky stínů při směrovém osvětlení - oba drátky v toleranci

Měření délky stínů při směrovém osvětlení - oba drátky v toleranci

Již v návrhu zařízení bylo počítáno s faktem, že telecentrický objektiv má velmi malou hloubku ostrosti. Výrobce uvádí hloubku ostrosti 0.4 mm, nicméně vzhledem ke kvalitě obrazu z kamery DataCam je úbytek ostrosti obrazu pozorovatelný již od desetiny milimetru. Tato vlastnost je pro naši úlohu výhodná. Délku stínu musíme totiž měřit na nerovném granulovaném substrátu. Zde se nám hodí určitá ztráta ostrosti. I tak musel být navíc aplikován anisotropický šumový filtr, který výrazně snížil počet nepřesných detekcí okrajů stínů. Robustnost a spolehlivost algoritmu je nakonec zajištěna měřením stínů na několika místech, statistickým vyhodnocením dat a eliminacím měření s příliš velkými odchylkami.

Segmentace čel drátků

Segmentace čel drátků

Servisní panel pro ostření se zobrazením spekter ostřicích oblastí

Servisní panel pro ostření se zobrazením spekter ostřicích oblastí

Malá hloubka ostrosti je sice pro použitý princip měření výhodná, vyžaduje ale velmi precizní zaostření obrazu na čelní plochy drátků. Tedy i přípustná tolerance pozic čel drátků od okraje trubičky byla velice malá. I tento problém se podařilo velmi uspokojivě vyřešit. Kamera byla již umístěna na posuvných sáňkách a tak bylo snadné přidat atenuátor s krokovým motorem. Krokový motor je řízen prostřednictvím jednotky DataLab. Přesné zaostření na čela drátků je již snadné. Na začátku algoritmu je vždy detekována a segmentována plocha čel. V těchto plochách je pak vyhodnocováno spektrum amplitud Fourierovy transformace a ostřicí krokový motor je vždy nastaven na maximum amplitud zvoleného rozsahu prostorových frekvencí. Zaostření je neobyčejně přesné a mechanický rozsah atenuátoru navíc umožňuje značnou toleranci pozic čel drátků vůči okrajům trubiček i pozic výrobků během měření.

Malý rozvaděč s elektrickou instalací a jednotkami DataLab a řízením servopohonu

Malý rozvaděč s elektrickou instalací a jednotkami DataLab a řízením servopohonu

Měřicí přípravek s řídicím počítačem

Měřicí přípravek s řídicím počítačem

Poloprovozní přípravek poskytuje výborné výsledky měření a potvrzuje předpoklad, že použitý princip vizuální inspekce může nalézt uplatnění i v budoucím plně automatickém výrobním stroji.

Měření délky stínů při směrovém osvětlení - jeden drátek mimo toleranci

Měření délky stínů při směrovém osvětlení - jeden drátek mimo toleranci

Zobrazení kalibračních dat

Zobrazení kalibračních dat

Naše řešení problémů s přesností, a nakonec i s cenou zařízení, je postaveno na intenzivním využití metod matematické statistiky. Pro každou pozici mechanického posuvu snímací hlavice nečteme pouhý řez o šířce jednoho nebo několika obrazových bodů, ale snímáme obraz relativně rozsáhlého okolí na obě strany od aktuální pozice. Získáváme velké množství dat, které lze analyzovat a statisticky zpracovat. Takto dosahujeme vysoce subpixelové přesnosti měření profilů.

Dodavatel mechanické části přípravku:

VPRO Šumperk, s. r. o.

Žerotínova 83

787 01 Šumperk

http://www.vpro.cz

Tel: +420 583224128, +420 583219078 Řešitel strojového vidění:

Moravské přístroje a.s.

Masarykova 1148

763 02 Zlín - Malenovice

http://www.moravinst.com http://www.mii.cz

Tel: +420 577107171, +420 603498498

Uživatel systému:

výrobce komponent pro automobilový průmysl

 
 | O společnosti | Produkty | Podpora | Stažení software | Stažení dokumentů | 
Moravské přístroje, a.s., Masarykova 1148, Zlín-Malenovice, 76302