高精度針孔檢測(cè)設(shè)備
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2022-08-06 10:25:12 精質(zhì)視覺(jué)
在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，當(dāng)需要對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行精確排序時(shí)，通常的解決方案是編寫PLC程序來(lái)生成必要的信號(hào)。然而，PLC成本較高，需要專業(yè)知識(shí)才能對(duì)梯形邏輯進(jìn)行編程。專用時(shí)序控制器可通過(guò)易于使用的界面執(zhí)行相同的高性能邏輯，從而節(jié)省大量工程成本。配置大大簡(jiǎn)化，這種專用控制技術(shù)可以創(chuàng)建復(fù)雜和創(chuàng)新的成像序列，響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)PLC的性能。
基本時(shí)序考慮因素
自動(dòng)化機(jī)器視覺(jué)在生產(chǎn)線檢測(cè)解決方案中可通過(guò)靈活的觸發(fā)燈、照明控制器、照相機(jī)、接近傳感器、開(kāi)關(guān)、編碼器和拒絕門來(lái)要求機(jī)器視覺(jué)組件的高速同步和排序。事件必須在規(guī)定的延遲和確定性內(nèi)發(fā)生。傳送帶成像的基本要求是系統(tǒng)檢測(cè)產(chǎn)品何時(shí)位于相機(jī)下方，通過(guò)觸發(fā)相機(jī)曝光以記錄圖像，并進(jìn)行圖像處理做出通過(guò)/失敗決策，剔除不合格的產(chǎn)品。對(duì)于元件感應(yīng)、相機(jī)和拒絕門的精確定時(shí)，可以通過(guò)傳送帶上編碼器的精確延遲來(lái)觸發(fā)。觸發(fā)器基于延遲確定，如果輸送帶的移動(dòng)是均勻的，或者編碼器根據(jù)輸送帶的速度輸入信號(hào)。
每次被檢材料移動(dòng)一定距離時(shí)，編碼器輸出定時(shí)脈沖?？梢栽诓煌瑫r(shí)間觸發(fā)多個(gè)攝像機(jī)，觸發(fā)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間控制照明時(shí)間和相機(jī)曝光時(shí)間。在時(shí)間或輸送速度不同的系統(tǒng)中，編碼器可實(shí)現(xiàn)與傳送帶速度的精確同步。脈沖方向計(jì)數(shù)允許輸送機(jī)停止或甚至倒退(例如清除系統(tǒng)另一部分的堵塞)，同時(shí)保持位置以保證正確的拒絕時(shí)間。通過(guò)將項(xiàng)目同步到最初的“組件當(dāng)前”傳感器，檢查通過(guò)/失敗結(jié)果可以同步到拒絕門，以便正確的部件可以被拒絕，即使相機(jī)和拒絕門之間有多個(gè)部件。
多照明光源方案
可以從一個(gè)觸發(fā)信號(hào)按預(yù)定順序分別觸發(fā)不同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的多個(gè)照明光源。這被稱為脈沖爆發(fā)模式，它允許在不同的圖像中突出顯示不同的特征，并允許使用單個(gè)相機(jī)進(jìn)行多次檢測(cè)或測(cè)量，而不需要多個(gè)相機(jī)。這樣可以減少機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、節(jié)省成本，減少額外的設(shè)備。配置如圖1所示，計(jì)時(shí)圖如圖2所示。一個(gè)觸發(fā)信號(hào)需要多個(gè)輸出，IP1上的傳感器檢測(cè)產(chǎn)品的存在。在本例中，需要使用四種不同的光源，以40ms的間隔從相機(jī)中獲取這四幅圖像。OP1, OP2, OP3, OP4是分別用來(lái)輸出觸發(fā)光源照明，OP5是用來(lái)觸發(fā)相機(jī)。OP1到OP4依次脈沖40ms。當(dāng)每一個(gè)光源都被觸發(fā)時(shí)，OP5也被脈沖信號(hào)觸發(fā)相機(jī)。這種操作模式的效果可以在圖3中看到，圖3顯示了同一組件的圖像，這些圖像是使用一個(gè)具有三個(gè)不同光源的相機(jī)連續(xù)拍攝的。為條形碼優(yōu)化的圖像是使用環(huán)形光產(chǎn)生的;表面缺陷圖像是使用暗場(chǎng)照明產(chǎn)生的，最后，同軸光被用來(lái)檢查組件的尺寸。
計(jì)算成像
在計(jì)算成像技術(shù)中，序列也很重要，在計(jì)算成像技術(shù)中，使用不同的照明條件獲取對(duì)象的一系列圖像。然后對(duì)這些圖像進(jìn)行處理和組合，以產(chǎn)生合成圖像，以顯示原始圖像中看不到的細(xì)節(jié)。金屬加工部件的計(jì)算成像的示例涉及由來(lái)自不同方向的四個(gè)不同光源照明(例如，使用分段的圓頂光)順序地照射部件。對(duì)得到的圖像進(jìn)行處理和組合，以消除可能由不同的表面處理(如銑削、車削、磨削、沖孔或沖壓)引起的隨機(jī)反射的影響，從而可以揭示零件任何表面缺陷。
線掃描多成像技術(shù)
目前所討論的多光方案的例子涉及到區(qū)域掃描相機(jī)，但該原理也可以應(yīng)用于線掃描相機(jī)。利用線掃描相機(jī)，通過(guò)對(duì)連續(xù)線上不同光源的信息進(jìn)行捕獲，利用圖像處理軟件提取單個(gè)圖像，可以在一次掃描中獲得一個(gè)物體的多個(gè)視圖。使用兩個(gè)或更多線光源和單臺(tái)線掃描相機(jī)可實(shí)現(xiàn)各種有趣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，獲取多重種成像方案。雙光系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)線光和暗場(chǎng)光。設(shè)置圖4所示的系統(tǒng)，奇數(shù)行觸發(fā)光源A，偶數(shù)行觸發(fā)光源B。
多光成像
在每個(gè)步驟上，光源可以打開(kāi)、關(guān)閉或脈沖較短的時(shí)間，以減少其有效亮度。結(jié)果是個(gè)線掃描圖像，其中明場(chǎng)和暗場(chǎng)圖像交錯(cuò)。這兩幅圖像可以由一個(gè)圖像處理包提取出來(lái)，得到兩幅獨(dú)立的圖像。對(duì)于透明產(chǎn)品，例如玻璃，其中一個(gè)光源可以用透過(guò)玻璃的背光代替。準(zhǔn)確的時(shí)序控制是必要的，以確保線路同步。如果系統(tǒng)將亮場(chǎng)圖像放在偶數(shù)行上，而暗場(chǎng)圖像放在奇數(shù)行上，并且這些行不知何故不能同步，那么暗場(chǎng)圖像將出現(xiàn)在偶數(shù)行上。這將給圖像處理軟件帶來(lái)問(wèn)題，除非它能夠自動(dòng)檢測(cè)是哪條線上的圖像。
這種配置節(jié)省了大量成本，而不會(huì)損失分辨率，只要光源以足夠的電流和足夠高的頻率驅(qū)動(dòng)。這種技術(shù)也可以與三個(gè)或更多的光源一起使用。在線掃描相機(jī)中增加的線速度使得這比以前更加可行，因?yàn)楝F(xiàn)在可以在不損失運(yùn)動(dòng)方向上的分辨率或減慢線速度的情況下完成。例如，一個(gè)八光系統(tǒng)可以用于印刷膠片的檢查。使用單行掃描相機(jī)可以創(chuàng)建四個(gè)獨(dú)立的圖像以檢查打印質(zhì)量，識(shí)別不同方向的表面缺陷和孔洞。
專用時(shí)序控制器
為了提供復(fù)雜排序所需的靈活性，專用時(shí)序控制器需要具有多個(gè)輸入和輸出，以允許高速觸發(fā)并具有良好的連接性。由于以太網(wǎng)消息的定時(shí)可以變化，因此控制器將允許遠(yuǎn)程PC精確地控制本地?cái)?shù)字信號(hào)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器或第三方軟件訪問(wèn)控制器，可以使用提供的軟件快速輕松地進(jìn)行配置。
