Czujniki wizyjne w systemach automatyki

Czujniki wizyjne mają wbudowany układ analizy obrazu, oświetlacz, elementy optyczne oraz odpowiednie układy wejść i wyjść. To wszystko po to, aby zapewnić inspekcję wizyjną. Zaletami sensorów tego typu jest przede wszystkim stuprocentowa kontrola jakości, z możliwością wykonywania szybkich pomiarów bez potrzeby zatrzymywania maszyn produkcyjnych. Zwraca się uwagę na intuicyjną i elastyczną pracę z możliwością definiowania podstawowych parametrów użytkowania, takich jak obszar działania czy odległość. Modułowa budowa aplikacji umożliwia łatwe rozbudowanie o dodatkowe elementy i narzędzia kontrolne.

Proste czujniki a rozbudowany system wizyjny

Czujniki wizyjne są najprostszymi urządzeniami znajdującymi zastosowanie w kontroli wizyjnej. Niektóre aplikacje bazują na inteligentnych kamerach wizyjnych, mogących samodzielnie przeprowadzać kompleksową kontrolę wizyjną. Najbardziej zaawansowanymi rozwiązaniami są kamery wizyjne współpracujące ze specjalistycznym oprogramowaniem zainstalowanym na komputerze PC. Oprócz tego możliwa jest współpraca z innymi urządzeniami automatyki – np. ze sterownikami PLC.

Urządzenia serii CV-5000 firmy Keyence stanowią obszerną gamę kamer o różnej wielkości i rozdzielczości, co umożliwia wybór najodpowiedniejszej kamery do szerokiego zakresu zastosowań. Są one bezpośrednio programowane z komputera. Do jednego kontrolera można podłączyć cztery kamery. Z kolei urządzenia serii CA-D tego producenta to szeroka gama oświetlaczy typu bar, ring, doom, coaxial, spot, low angle, backlight oferowanego w postaci białego, niebieskiego oraz czerwonego światła LED. Częstotliwość emisji wynosi 100 kHz. Oprócz tego urządzenia mają 2-kanałowe połączenie oraz konstrukcję mocowaną na szynie DIN.

Na etapie projektowania nowoczesnych systemów wizyjnych wymagane są duże szybkości przetwarzania obrazu, a odpowiednie funkcje mogą określać kąt obrotu kamery. Przydatnym rozwiązaniem są złącza przeznaczone do podłączenia dwóch kamer oraz gniazdo kart CompactFlash pozwalających na przechowywanie obrazów i danych. Wiele funkcji czujnika jest konfigurowana samoczynnie w zależności od potrzeb aplikacji.

Niejednokrotnie zastosowanie znajduje funkcja OCR. W czujnikach zazwyczaj wykorzystuje się metody pomiarowe, takie jak porównywanie scen z zapisanym w pamięci wzorcem, detekcję obecności, położenia kształtu i typu obiektów. Umożliwiają badanie jasności obszarów, niejednorodności powierzchni, obecności ciągu znaków, szerokości obszarów (wykrywanie krawędzi) oraz wykrywanie brakujących liter, pomiar powierzchni o określonym kolorze i zliczanie elementów.

Specjalistyczne oprogramowanie nadzoruje nie tylko pracę czujnika. Steruje ono oświetleniem, filtruje itp. W niektórych modelach zamontowano wyjście do monitora, a także umożliwiono konfigurowanie przez sieć Ethernet. Dzięki współpracy systemu wizyjnego z aplikacjami komputerowymi automatycznie tworzone są bazy danych oraz statystyki dotyczące jakości. Aplikacje komputerowe, bazując na danych pozyskanych z systemów wizyjnych, mogą dokumentować wyniki kontroli zgodnie z przyjętymi kryteriami.

Z oferty firmy Turck wybrać można m.in. serię czujników wizyjnych serii PresencePLUS. Są to kompaktowe urządzenia przeznaczone do zadań inspekcji wizyjnych oraz identyfikacji. Kompaktowe czujniki wizyjne iVu wypełniają lukę między zaawansowanymi rozwiązaniami analizy obrazu a zwykłymi czujnikami fotoelektrycznymi. Czujniki iVu mogą być konfigurowane bezpośrednio za pomocą zintegrowanego ekranu dotykowego. Ich stosowanie upraszcza aplikację, zastępując większą liczbę zwykłych czujników. Komfort użytkowania i serwisowania systemu zwiększa interfejs użytkownika, obsługiwany za pomocą wbudowanego kolorowego wyświetlacza. Wytrzymałość na uderzenia zapewnia obudowa z odlewu aluminiowego. Ochronę przed działaniem czynników zewnętrznych zapewnia stopień ochrony IP67. Dostępne są też obudowy odporne na chemiczne środki czystości.

Zastosowanie czujników wizyjnych

Czujniki wizyjne znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłowych. W przemyśle maszynowym systemy tego typu stosuje się w procesach kontroli wizualnej powierzchni po obróbce mechanicznej. Oprócz tego mogą służyć do sprawdzania kształtów elementów. Kontrolę jakości za pomocą systemów wizyjnych przeprowadza się podczas bezdotykowego sprawdzania wymiarów przewodów i taśm. Z kolei w przemyśle kosmetycznym czujniki wraz z odpowiednimi systemami kontrolują położenie etykiet oraz weryfikują ułożenie opakowań. Na liniach produkcyjnych przemysłu elektronicznego czujniki kontrolują obecność i położenie komponentów elektronicznych oraz sprawdzają poprawność działania wskaźników i pozycjonowania, a także weryfikują zawartość opakowań. Czujniki wizyjne są stosowane również w aplikacjach sterowania maszynami pozycjonującymi opakowania, natomiast za kontrolowanie napełniania blistrów odpowiadają systemy wizyjne w przemyśle farmaceutycznym.

Firma Stemmer Imaging oferuje gotowe do zabudowy i parametryzowania systemy bazujące na kamerach, urządzeniach do analizy obrazu oraz specjalistycznym oprogramowaniu. Oświetlacze z diodami LED, dostępne w kilkunastu wersjach, charakteryzują się różną budową i sposobem działania. Stosowan są też diody, systemy laserowe i oświetlenie światłowodowe. Obiektywy oferowane są z bagnetami C oraz F oraz obiektywy do kamer liniowych, telecentrycznych i makro, łącznie z wersjami, które mają elektroniczne ustawienie przesłony. W zakresie oprogramowania warto wspomnieć o oprogramowaniu Common Vision Blox – bibliotece narzędzi umożliwiających szybkie wdrażanie niezawodnych rozwiązań dla systemów wizyjnych. Funkcjonalność oprogramowania obejmuje m.in. wyszukiwanie wzorca, odczyt, analizę 3D, inspekcję powierzchni oraz rozpoznawanie kolorów i rejestracji.

W branży spożywczej systemy oparte na czujnikach wizyjnych sprawdzą się przy kontrolowaniu poprawności zamknięcia opakowań i daty przydatności produktów do spożycia, a także kontroli napełniania opakowań i sprawdzaniu ich czystości. Dużym uznaniem systemy tego typu cieszą się w przemyśle samochodowym, zwłaszcza na liniach produkcyjnych z kontrolą położenia i obecności elementów po montażu, kontrolą obecności uszczelek przed montażem oraz pozycjonowaniem elementów i licznikiem obrotów. Systemy wizyjne są stosowane do odczytywania kolorowych oznaczeń, kontrolowania nałożenia past uszczelniających oraz sprawdzania poprawności wykonania otworów. W ofercie firmy Festo znajdują się czytniki SBSI-B, rozpoznające kody kreskowe 1D i matrycowe 2D nawet w trudnych warunkach pracy. Oprócz tego oferowane są kompaktowe systemy SBOx-M, szczególnie sprawdzające się w diagnostyce i monitoringu szybkich sekwencji ruchu.

Cechy i parametry

Bardziej zaawansowane czujniki pozwalają na dokładne porównywanie znaków. Urządzenia tego typu znajdują zastosowanie w aplikacjach wymagających wysokiej wydajności oraz weryfikowania znaków najczęściej przy sprawdzaniu poprawności nadruków bądź też etykiet. Jeden czujnik jest w stanie kontrolować kilka właściwości jednocześnie.

O uniwersalności czujnika decyduje również możliwość szybkiej konfiguracji. Niektóre aplikacje programujące wyposażono w funkcję asystenta, który krok po kroku przeprowadza przez proces konfigurowania a na ekranie monitora na bieżąco można podglądać efekty zmienianych parametrów. Z chwilą wprowadzenia i zapisania ustawień czujnik pracuje samodzielnie. W przypadku linii produkcyjnych, na których wytwarzane są różne wyroby konieczne jest szybkie przeprogramowanie czujnika. Przydatny okazuje się wtedy zewnętrzny programator ze zintegrowanym oprogramowaniem. Tym sposobem programuje się urządzenie bezpośrednio w miejscu jego pracy. Programator jest wyposażony w kolorowy wyświetlacz, na którym można obserwować proces parametryzowania. W niektórych modelach czujników wizyjnych uwzględniono wejście wyzwalające oraz konfigurowalne wyjścia PNP i NPN. W nowoczesnych czujnikach wizyjnych konieczna jest komunikacja oparta na sieci Ethernet oraz web API. Tym sposobem zapewniona jest uniwersalność w zakresie łączności oraz w indywidualnych zastosowaniach z panelami HMI. Niektóre czujniki mają wbudowany web serwer. Dzięki kalibracji obrazu zyskuje się wiarygodne wyniki kontroli obiektów w ruchu, przy dowolnym kącie obrotu i odchylenia, również w aplikacjach z obiektywem szerokokątnym.

Firma ifm electronic oferuje m.in. czujnik wizyjny O2V do optycznej inspekcji w produkcji, kontroli jakości i sprawdzania obecności obiektów, a także ich rozmiaru, pozycji oraz kompletności. Zamiast zdefiniowanego konturu użytkownik wybiera określone cechy wykorzystywane przez czujnik do oceny obiektu lub tła. Z możliwą do regulacji dokładnością czujnik określa właściwości, takie jak powierzchnia obiektu (liczba pikseli), wewnętrzny i zewnętrzny wymiar obiektu o nieregularnych kształtach, okrągłość, zwartość lub liczbę dostępnych otworów. Wartości w skali szarości również mogą zostać użyte do analizy. Prace rozruchowe ułatwi klonowanie konfiguracji urządzenia skracając czas instalacji, przy czym niejednokrotnie używana jest standardowa przeglądarka internetowa. Interfejs umożliwia eksport i import nieograniczonej liczby obiektów odniesienia zwiększając elastyczność produkcji.

Firma Pepperl+Fuchs oferuje m.in. czujniki wizyjne przeznaczone do weryfikacji arkuszy. Modele BIS510 i VOS412-BIS zapewniają monitorowanie poprawnej kolejności arkuszy, np. w maszynach do składu lub zszywania. Z kolei czujniki wizyjne PHA są przeznaczone do precyzyjnego pozycjonowania urządzeń obsługujących wysokie stelaże magazynowe. Wykrywają okrągłe otwory w konstrukcji stelaży oraz ich odchylenie od położenia standardowego. Czujniki wizyjne cechuje przynajmniej kilka parametrów. W pierwszej kolejności ważne jest pole widzenia oraz odległość instalacji. Główne funkcje umożliwiają wyszukiwanie kształtu, wyszukiwanie z dużą dokładnością obszaru, kolorów, określenie położenia krawędzi, nachylenia krawędzi, szerokości krawędzi oraz etykietowanie, a także jednocześnie wykonywać wielu pomiarów, kompensację położenia (np. model kompensacji położenia 360º, kompensacja położenia krawędzi), rejestrowanie wielu scen i kalibrację. Ważne jest wejście obrazu a w szczególności metoda przetwarzania obrazu oraz filtr obrazu. W zakresie filtru obrazu w czujniku serii FQ2 firmy Omron przewidziano: funkcję wysokiego zakresu dynamiki (HDR), korygowanie obrazu (filtr skali odcieni szarości, słabe lub silne wygładzanie, podkreślanie elementów czarnych i białych, uśrednianie, wyodrębnianie krawędzi, poziomych i pionowych, podkreślanie krawędzi, eliminacja tła), filtr polaryzacyjny (przystawka) i balans bieli (tylko czujniki z kamerami kolorowymi).

Oprócz tego na wejście obrazu składają się parametry obrazu (np. 1/3 cala, kolor CMOS), migawka, rozdzielczość przetwarzania (np. 752 × 480 px, 928 × 828 px, 1280 × 1024 px), a także funkcja wejścia częściowego (np. tylko w poziomie, w poziomie i pionie) oraz sposób zamocowania uchwytu. Parametry czujnika to również oświetlenie (np. impulsowe) oraz barwa oświetlenia (np. biała). Ważne jest rejestrowanie danych i obrazów oraz funkcje pomocnicze (np. funkcje matematyczne – arytmetyczne, funkcje kalkulatora, funkcje trygonometryczne i funkcje logiczne). Element wyzwalający pomiar może być np. zewnętrzny (pojedynczy lub ciągły) lub zdalny oparty na komunikacji (np. bezprotokołowy Ethernet TCP, bezprotokołowy Ethernet UDP, bezprotokołowy Ethernet FINS/TCP, EtherNet/IP, PLC Link lub Profinet). System wizyjny EyeSight V10 Sensopart z oferty firmy Sels ma 10 portów We/Wy, interfejs do IO-BOX oraz RS-422 i Ethernet. Z kolei system wizyjny Cognex In-Sight Micro, oferowany m.in. przez firmę Automatech, jest zintegrowanym systemem wizyjnym o niewielkich wymiarach. Zastosować można również system Cognex In-Sight 7000, który ma autofokus, zintegrowane oświetlenie i elementy optyczne oraz możliwość zasilania, a także obsługi zewnętrznego oświetlenia. Wszystko to jest wbudowane w jedną małą obudowę o stopniu ochrony IP67.

Oprogramowanie konfiguracyjne

Najczęściej możliwe są dwie opcje konfigurowania oraz monitorowania obrazów analizy, za pomocą niewielkiego monitora z ekranem dotykowym lub narzędzia konfiguracyjnego przeznaczonego do instalacji na komputerach PC. To pierwsze rozwiązanie szczególnie przyda się podczas lokalnej zmiany ustawień. Oprogramowanie na komputery PC zazwyczaj jest darmowe.

Parametryzacja czujników może być wykonana w czasie rzeczywistym. Tym sposobem podczas optymalizowania ustawień nie ma potrzeby zatrzymywania linii technologicznej. Próbki są przesyłane na bieżąco, natomiast wyniki analizy zapisują się w dzienniku. Jest możliwe sprawdzenie danych uwzględniając skalę czasową w postaci wykresu i przy wykorzystaniu korekty warunków oceny. Takie rozwiązanie szczególnie sprawdzi się podczas analizowania pracy nowej linii technologicznej z systemem wizyjnej kontroli jakości. Jeżeli do monitora podłączono kilka czujników to wyświetlacz w pierwszej kolejności pokaże obraz sensora wykrywającego defekt.

Jeżeli jest konieczne zamontowanie kamery w niewłaściwym położeniu w odniesieniu do kontrolowanego elementu to na potrzeby wizualizacji obraz może być obracany. Bezpieczeństwo ustawień podczas pracy zapewni zdefiniowanie hasła oraz ograniczenie przełączania z trybu pracy na tryb konfiguracji. Przydatne rozwiązanie stanowi dodawanie do ekranu trybu pracy pozycji konfiguracji, które są często zmieniane, zatem w razie potrzeby można szybko skorygować ustawienia.

Warto zwrócić uwagę na funkcję automatycznej konfiguracji i dostrajania, która zapewnia dobranie optymalnych warunków pomiarowych w sposób samoczynny przez oprogramowanie konfiguracyjne. Automatycznie dobrane ustawienia można również sprawdzić i zmienić na poszczególnych ekranach konfiguracji. Czujnik ZFX firmy Omron zapewnia natychmiastowe wyświetlanie informacji zwrotnych, obrazów i jasnych komunikatów systemowych. Dla danego obrazu można skonfigurować 20 procedur kontroli. Ponadto, ZFX oferuje szereg łatwych w użyciu funkcji wstępnego przetwarzania obrazu, kompensacji położenia, kalibracji i rejestrowania danych. Czujnik może być wyposażony w jedną lub dwie kamery. W zależności od podłączonej kamery narzędzia przetworzą monochromatyczny lub kolorowy obraz, stosując filtry kolorów i próbniki kolorów, co jest nowością w tej klasie rozwiązań.

Oświetlacze w systemach wizyjnych

Oświetlacze typu backlight podświetlają obiekt od dołu. W takim rozwiązaniu kamera widzi obraz jako zaczernione pole w kształcie badanego obiektu. Oświetlacze backlight znajdują zastosowanie do wykrywania obecności lub nieobecności obiektu, pomiaru gabarytów badanego obiektu oraz wykrywania otworów w obiekcie. Do dokładnego pomiaru krawędzi zazwyczaj wykorzystywane są polaryzatory światła eliminujące zjawisko rozmycia krawędzi obiektu. Rodzaje oświetlaczy backlight różnią się przede wszystkim konstrukcją wewnętrzną oraz wartością natężenia oświetlenia. W zakresie urządzeń tego typu należy wymienić przede wszystkim oświetlacze dużej mocy z dużą liczbą diod, a także oświetlacze mniejszej mocy zawierające np. dwa szeregi diod, przy czym powierzchnia oświetlacza emituje mniej ciepła.

Zastosowanie znajdują również oświetlacze typu Ring Light (bright field, dark field), nazywane pierścieniowymi. W praktyce stosowane są oświetlacze pola jasnego (bright field) oraz oświetlacze pola ciemnego (dark field). W pierwszym przypadku zapewnione jest równomierne i stabilne oświetlenie obiektu, przy czym żadnej z cech przedmiotu nie eksponuje się. Z kolei oświetlacze dark field montowane są z uwzględnieniem niewielkiego kąta w odniesieniu do obiektu, co powoduje lekkie przyciemnienie oświetlanych powierzchni płaskich eksponując krawędzie obiektu poddawanego kontroli. Taką zasadę działania można porównać do funkcjonowania świateł mijania w samochodzie, które skierowane na drogę pod małym kątem odbijają światło zapewniając widoczność przeszkód znajdujących się na drodze.

Oświetlacze typu diffuselite oraz axial diffuselite stanowią źródło światła rozproszonego. W oświetlaczach typu diffuselite najczęściej wykorzystuje się kopuły umieszczane nad badanym obiektem. Dzięki kopule światło rozchodzi się równomiernie w każdym kierunku, jednolicie oświetlając cały przedmiot. Z kolei oświetlacze axial diffuselite mają najczęściej kształt prostopadłościanu. Znajdujące się w nim lustro o strukturze półprzepuszczalnej kieruje światło wzdłuż osi optycznej kamery. Zaletą oświetlaczy diffuselite oraz axial diffuselite jest eliminowanie refleksów świetlnych na powierzchniach, które są oświetlane. Wynika to stąd, że światło nie jest kierowane na przedmiot za pomocą bezpośredniego strumienia. Takie rozwiązania znajdują najczęściej zastosowanie w aplikacjach wymagających oświetlania dużych powierzchni z odblaskowymi powierzchniami – folia, metal itp.

Firma Elautec dysponuje własnym laboratorium, które wyposażono na stałe w kamery, procesory i specjalistyczne oświetlacze, a także stanowiska umożliwiające testy produktów w ruchu kołowym, liniowym oraz w locie – nawet do 20 sztuk na sekundę. Systemy wizyjne bazują na urządzeniach firm EVT, Omron, Keyence, Adlink, Datalogic, Halcon, Dalsa, Basler, Adaptive Vision oraz Cognex. Wykorzystuje się również urządzenia firmy Advanced Illumination i TMS Lite.

Kompleksowa identyfikacja w automatyce przemysłowej

Najprostszy system wizyjny bazuje na kamerze z procesorem w jednej obudowie. Niejednokrotnie w tej samej obudowie czujnik ma również niewielki monitor LCD a parametryzowanie urządzenia odbywa się za pomocą wewnętrznego oprogramowania. Rozwiązania tego typu zazwyczaj wykorzystywane są w prostych aplikacjach obejmujących np. wykrywanie obiektu, liczenie przedmiotów, czytanie kodów. Używa się przy tym wejść i wyjść typu 0/1.

Nieco bardziej zaawansowane rozwiązania bazują na kamerach inteligentnych oraz prostym komputerze, który również może być zintegrowany z kamerą. Oprogramowanie zarządzające pracą urządzenia ma postać dedykowaną lub jest oparte na ogólnodostępnych systemach operacyjnych.

W zależności od aplikacji zastosowanie znajdują zintegrowane kamery 3D, urządzenia pracujące samodzielnie oraz kamery, które współpracują z komputerem. Systemy tego typu są stosowane w detekcji wielokryteriowej. Umożliwia to nie tylko odrzucanie wadliwego produktu ale również kompleksowe kontrolowanie procesu produkcji z przesłaniem danych do urządzeń sterujących.

W systemach inspekcji przedmiotów o różnych wysokościach uwzględnia się kamery 3D. Wynika to stąd, że użycie kamer 2 D wymagałoby zastosowania elementów optycznych ze zmienną ogniskową. Trzeci wymiar pozwala na określenie objętości badanego przedmiotu. Dzięki kamerom 3D można analizować białe obiekty na białym tle lub czarne obiekty na czarnym tle. Obiekt rozpoznawany jest z uwzględnieniem niskiej wartości kontrastu. Kamery tego typu umożliwiają dostarczenie dodatkowych informacji o obiekcie – połysk, stopień rozproszenia światła, refleksyjność powierzchni.

Aplikacje wykorzystujące kamery 3D są bardzo często stosowane w robotyce oraz na liniach technologicznych wymagających chociażby sprawdzania ciągłości, identyfikowania kształtu oraz różnicowania obiektów na podstawie wysokości. Kamera ScanningRuler firmy Sick wykorzystywana jest w aplikacjach wymagających przetwarzania obrazu 3D w obsługiwanych przez roboty aplikacjach chwytania. Zebrane informacje mogą być używane do tworzenia algorytmów lokalizowania części przy przypadkowej kompletacji w pojemnikach oraz do obliczania pozycji chwytania dla robota. Kamera ma wbudowane laserowe źródło światła i umożliwia wykonywanie pomiarów w trójwymiarowej chmurze punktów na całym obszarze obrazu. Kamerę ScanningRuler można podłączyć do komputera PC przy użyciu interfejsu Gigabit Ethernet. Z kolei urządzenie Sensor Integration Machine (SIM) tego samego producenta stanowi część systemu SICK AppSpace. Moduł zapewnia scalanie danych z czujników i kamer, po czym można poddać je dalszej analizie, archiwizowaniu i przesłaniu.

System BVS-E Advanced firmy Balluff jest przeznaczony do wymagających i szybkich aplikacji. Zawiera nie tylko wszystkie funkcje wersji standardowej, lecz umożliwia rozpoznawanie pozycji w zakresie 360° oraz logiczne łączenie różnych cech. Dzięki temu istnieje możliwość połączenia 25 narzędzi w taki sposób, aby można było w pełni wykorzystywać trzy wyjścia cyfrowe. Z kolei system BVS-E Standard to nieco prostszy czujnik wizyjny oferujący 20 miejsc w pamięci kontroli i dowolny wybór spośród siedmiu niezależnych narzędzi, które mogą być dowolnie obracane. Dla każdej kontroli można zaprogramować do 25 parametrów. Warto przy tym podkreślić możliwość szybkiej parametryzacji przez program, automatyczne ustawianie jasności obrazu oraz precyzyjne rozpoznawanie cech. Kilka czujników może pracować w jednej sieci.

Case study – systemy kontroli i identyfikacji przy produkcji napojów

Specjalne systemy wizyjne znajdują zastosowanie np. przy kontroli kokpitów samochodowych na linii produkcyjnej. Kokpity mocuje się na specjalnych wózkach transportowanych za pomocą karuzeli, natomiast kontrola jest przeprowadzana podczas ruchu kokpitu na linii produkcyjnej. Specjalny moduł linii o długości 2 m stanowi miejsce kontroli. Przykładowo wydajność linii produkcyjnej może wynosić ok. 60 szt./h przy prędkości transportu 2 m/min (~33 mm/s). Oprogramowanie komputerowe odpowiada za pobieranie i analizowanie obrazu z kamer. W aplikacjach tego typu ważne są odpowiednie warunki dla ekspozycji elementów, które poddaje się kontroli zatem kluczowe miejsce zajmują odpowiednie oświetlacze. Urządzenia elektroniczne i elektryczne umieszczone są we wnętrzu konstrukcji wsporczej części statycznej, jednak niektóre elementy systemów elektroniki, odpowiadającej za kontrolowanie wybranych punktów, muszą znajdować się na części ruchomej.

Jednym z wdrożeń wykonanych przez firmę Pro-Control jest wizyjny system kontroli nakrętek dla linii produkcyjnej nr 3 i nr 5 w zakładzie Polmos Żyrardów Sp. z o.o. Geneza współpracy obu firm sięga 2012 r. i rozpoczęła się wdrożeniem systemu sterowania dla części rektyfikacji, który bazował na sterowniku SIMATIC S7-400H. W ramach następnego etapu modernizacji zintegrowano dostęp do obrazów synoptycznych dla kluczowych obiektów w zakładzie.

Dzięki kamerom wykonywany jest pomiar szerokości szczeliny pomiędzy rantem butelki a nakrętką. W oparciu o zebrane w ten sposób informacje określa się poprawność dokręcenia. Butelki źle dokręcone trafiają do transportera buforowego. Układ przystosowano do pracy z uwzględnieniem różnych pojemności butelek (do 1,75 l). Dla prawidłowo wykonanej kontroli jakości ważne jest zapewnienie określonych warunków oświetleniowych, dlatego też w tej aplikacji w efekcie wyników badań przeprowadzonych na stanowisku testowym zastosowano oświetlacze typu BackLight.

Na kompletny system wizyjnej kontroli jakości składają się dwie inteligentne kamery In-Sight Micro 1050 firmy Cognex z obiektywem o ogniskowej 16 mm, dwa oświetlacze powierzchniowe, uchwyty na kamery i oświetlacze z regulacją wysokości, siłownik pneumatyczny separujący, siłownik pneumatyczny zrzucający źle zakręcone butelki i zawory sterujące bistabilne (wszystkie urządzenia są firmy Festo), a także transporter buforowy z silnikiem na odrzucone butelki, cztery czujniki laserowe z lusterkiem (firmy Omron), kaseta sterownicza z przyciskiem bezpieczeństwa i przyciskiem reset oraz obudowa zabezpieczająca system wizyjny.

Na rynku oferowane są kompleksowe stanowiska kontroli wizyjnej konkretnych wyrobów i urządzeń. Firma Optosoft wdraża urządzenie DPFCheck-400 przeznaczone do optycznej kontroli ceramicznych filtrów DPF o dowolnym kształcie i długości do 400 mm, a także do pomiarów liniowych z dokładnością ±0,05 mm, masy z dokładnością ±0,1 g oraz przeglądu wyników kontroli wraz z podglądem graficznym. Pliki konfiguracyjne są zapisywane w standardzie XML. Urządzenie tego typu znajduje zastosowanie podczas sprawdzania ceramicznych filtrów cząstek stałych przeznaczonych do montażu w najnowszych samochodach z silnikiem wysokoprężnym. W szczególności kontroli poddaje się ceramiczne filtry cząstek stałych o kształcie cylindrycznym, owalnym i eliptycznym, przy czym jest możliwie uwzględnienie innych kształtów. Kompletny test wraz z wyświetleniem wyników 30 charakterystyk istotnych dla procesu technologicznego wykonywania filtrów trwa około 50 s. Wszystkie informacje odnośnie przeprowadzonych pomiarów są zachowywane w pliku CSV oraz archiwizowane na lokalnym dysku twardym lub dysku sieciowym.

Podsumowanie

Spektrum zastosowania systemów wizyjnych bazujących na odpowiednich czujnikach obejmuje przede wszystkim aplikacje związane z automatyczną kontrolą jakości zwłaszcza przy sprawdzaniu prawidłowości montażu, jakości nadruków (położenia i koloru), kształtów – prostopadłości powierzchni, krzywizn, itp. oraz wymiarów geometrycznych z dużą dokładnością. Oprócz tego za pomocą czujników wizyjnych można sprawdzać lokalizację i poprawność wykonania otworów, prawidłowość doboru wyposażenia do danej opcji wykonania, jakość powierzchni, obecność części (zawieszeń, śrub, przewodów) oraz oznakowania (np. oznaczeń detali czy numerów fabrycznych).

źródło: Automatyka 11/2016