多光源視覺檢測系統控制解決方案

2022-08-06 10:25:12 精質視覺

　　在機器視覺系統中，當需要對多個設備進行精確排序時，通常的解決方案是編寫PLC程序來生成必要的信號。然而，PLC成本較高，需要專業知識才能對梯形邏輯進行編程。專用時序控制器可通過易于使用的界面執行相同的高性能邏輯，從而節省大量工程成本。配置大大簡化，這種專用控制技術可以創建復雜和創新的成像序列，響應時間遠遠超過標準PLC的性能。

　　基本時序考慮因素

　　自動化機器視覺在生產線檢測解決方案中可通過靈活的觸發燈、照明控制器、照相機、接近傳感器、開關、編碼器和拒絕門來要求機器視覺組件的高速同步和排序。事件必須在規定的延遲和確定性內發生。傳送帶成像的基本要求是系統檢測產品何時位于相機下方，通過觸發相機曝光以記錄圖像，并進行圖像處理做出通過/失敗決策，剔除不合格的產品。對于元件感應、相機和拒絕門的精確定時，可以通過傳送帶上編碼器的精確延遲來觸發。觸發器基于延遲確定，如果輸送帶的移動是均勻的，或者編碼器根據輸送帶的速度輸入信號。

　　每次被檢材料移動一定距離時，編碼器輸出定時脈沖。可以在不同時間觸發多個攝像機，觸發信號的持續時間控制照明時間和相機曝光時間。在時間或輸送速度不同的系統中，編碼器可實現與傳送帶速度的精確同步。脈沖方向計數允許輸送機停止或甚至倒退(例如清除系統另一部分的堵塞)，同時保持位置以保證正確的拒絕時間。通過將項目同步到最初的“組件當前”傳感器，檢查通過/失敗結果可以同步到拒絕門，以便正確的部件可以被拒絕，即使相機和拒絕門之間有多個部件。

　　多照明光源方案

　　可以從一個觸發信號按預定順序分別觸發不同強度和持續時間的多個照明光源。這被稱為脈沖爆發模式，它允許在不同的圖像中突出顯示不同的特征，并允許使用單個相機進行多次檢測或測量，而不需要多個相機。這樣可以減少機械設計的復雜性、節省成本，減少額外的設備。配置如圖1所示，計時圖如圖2所示。一個觸發信號需要多個輸出，IP1上的傳感器檢測產品的存在。在本例中，需要使用四種不同的光源，以40ms的間隔從相機中獲取這四幅圖像。OP1, OP2, OP3, OP4是分別用來輸出觸發光源照明，OP5是用來觸發相機。OP1到OP4依次脈沖40ms。當每一個光源都被觸發時，OP5也被脈沖信號觸發相機。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具有三個不同光源的相機連續拍攝的。為條形碼優化的圖像是使用環形光產生的;表面缺陷圖像是使用暗場照明產生的，最后，同軸光被用來檢查組件的尺寸。

　　計算成像

　　在計算成像技術中，序列也很重要，在計算成像技術中，使用不同的照明條件獲取對象的一系列圖像。然后對這些圖像進行處理和組合，以產生合成圖像，以顯示原始圖像中看不到的細節。金屬加工部件的計算成像的示例涉及由來自不同方向的四個不同光源照明(例如，使用分段的圓頂光)順序地照射部件。對得到的圖像進行處理和組合，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

　　目前所討論的多光方案的例子涉及到區域掃描相機，但該原理也可以應用于線掃描相機。利用線掃描相機，通過對連續線上不同光源的信息進行捕獲，利用圖像處理軟件提取單個圖像，可以在一次掃描中獲得一個物體的多個視圖。使用兩個或更多線光源和單臺線掃描相機可實現各種有趣的拓撲結構，獲取多重種成像方案。雙光系統具有標準線光和暗場光。設置圖4所示的系統，奇數行觸發光源A，偶數行觸發光源B。

　　多光成像

　　在每個步驟上，光源可以打開、關閉或脈沖較短的時間，以減少其有效亮度。結果是個線掃描圖像，其中明場和暗場圖像交錯。這兩幅圖像可以由一個圖像處理包提取出來，得到兩幅獨立的圖像。對于透明產品，例如玻璃，其中一個光源可以用透過玻璃的背光代替。準確的時序控制是必要的，以確保線路同步。如果系統將亮場圖像放在偶數行上，而暗場圖像放在奇數行上，并且這些行不知何故不能同步，那么暗場圖像將出現在偶數行上。這將給圖像處理軟件帶來問題，除非它能夠自動檢測是哪條線上的圖像。

　　這種配置節省了大量成本，而不會損失分辨率，只要光源以足夠的電流和足夠高的頻率驅動。這種技術也可以與三個或更多的光源一起使用。在線掃描相機中增加的線速度使得這比以前更加可行，因為現在可以在不損失運動方向上的分辨率或減慢線速度的情況下完成。例如，一個八光系統可以用于印刷膠片的檢查。使用單行掃描相機可以創建四個獨立的圖像以檢查打印質量，識別不同方向的表面缺陷和孔洞。

　　專用時序控制器

　　為了提供復雜排序所需的靈活性，專用時序控制器需要具有多個輸入和輸出，以允許高速觸發并具有良好的連接性。由于以太網消息的定時可以變化，因此控制器將允許遠程PC精確地控制本地數字信號。通過互聯網瀏覽器或第三方軟件訪問控制器，可以使用提供的軟件快速輕松地進行配置。