Cảm biến thị giác được cấu tạo và hoạt động như thế nào

Cảm biến thị giác (Vision sensor) - Chúng ta không nên nhầm lẫn cảm biến thị giác với các cảm biến kỹ thuật số có trong máy ảnh. Đó là một loại giải pháp thị giác máy được thiết kế để thực hiện các bài toán kiểm tra đơn giản như phát hiện có/không, phát hiện các lỗi ngẫu nhiên trên sản phẩm. Có khả năng của một máy ảnh chụp hình được kết hợp với khả năng xử lý của một máy tính để đưa ra kết quả về vị trí, chất lượng và độ hoàn thiện của một bộ phận hoặc sản phẩm đã được sản xuất. Khác với các loại cảm biến khác, bao gồm cảm biến quang sợi và cảm biến siêu âm, cảm biến thị giác có thể xử lý nhiều điểm kiểm tra trên mỗi mục tiêu. Công nghệ này cũng có thể phát hiện sản phẩm hoặc bao bì dựa trên mẫu, đặc điểm và màu sắc.

Các cảm biến thị giác được sử dụng để kiểm tra sản phẩm trong tất cả các ngành công nghiệp. Việc kiểm tra này được thực hiện theo các bước: đầu tiên chụp một hình ảnh, tìm một đối tượng hoặc đặc điểm trong hình ảnh, và sau đó tìm kiếm các đặc điểm hoặc đặc trưng cụ thể trên đối tượng đó. Trước khi có thể thực hiện việc kiểm tra thành công, phạm vi quan sát (FOV) phải được cấu hình. Sau khi hoàn tất, người vận hành có thể sử dụng các công cụ thị giác để đánh giá các đặc điểm khác nhau về sự có mặt, độ hoàn thiện hoặc hướng dẫn - tất cả trong một hình ảnh duy nhất.

Khả năng của camera để ghi lại một hình ảnh được chiếu sáng một cách phù hợp của vật được kiểm tra không chỉ phụ thuộc vào ống kính mà còn phụ thuộc vào cảm biến hình ảnh bên trong camera. Để chuyển đổi ánh sáng (photon) thành tín hiệu điện, các cảm biến hình ảnh thông thường sử dụng công nghệ cặp điện tích (CCD) hoặc công nghệ bán dẫn kim loại oxy hóa (CMOS) (điện tử). Chức năng chính của cảm biến hình ảnh là thu ánh sáng và chuyển đổi nó thành hình ảnh kỹ thuật số trong khi cân bằng độ nhiễu, độ nhạy và phạm vi động. Hình ảnh được tạo thành từ các pixel. Các pixel tối được tạo ra bởi ánh sáng yếu và các pixel rực rỡ được tạo ra bởi ánh sáng mạnh. Điều quan trọng là đảm bảo rằng máy ảnh có độ phân giải phù hợp cho ứng dụng. Kích thước bộ phận, dung sai kiểm tra và các thông số khác ảnh hưởng đến độ phân giải cần thiết. Độ phân giải càng cao thì càng dễ nhìn thấy chi tiết bên trong hình ảnh, điều này sẽ giúp cho phép đo chính xác hơn.

Cảm biến thị giác hoạt động

Những thành phần nào cấu tạo nên một cảm biến thị giác?

Các thành phần tạo nên một cảm biến thị giác gồm ánh sáng, ống kính, cảm biến hình ảnh, bộ điều khiển, công cụ thị giác và giao thức truyền thông. Nhiều thành phần phần cứng trong hệ thống thị giác máy, bao gồm các mô-đun chiếu sáng, cảm biến và CPU, có sẵn trên thị trường. Chúng cũng có thể được mua dưới dạng hệ thống tích hợp với tất cả các thành phần trong một thiết bị duy nhất.

Cảm biến thị giác bao gồm một số thành phần phần cứng sau:

Ống kính: Chụp ảnh và hiển thị hình ảnh đó cho cảm biến dưới dạng ánh sáng.

Cảm biến hình ảnh: Chuyển đổi ánh sáng thành một hình ảnh kỹ thuật số, được gửi đến bộ xử lý để phân tích.

Công xụ xử lý thị giác: Xử lý và tối ưu hình ảnh cho việc phân tích. Điều này được thực hiện bằng cách xem xét hình ảnh và trích xuất thông tin cần thiết hoặc sử dụng thuật toán để thực hiện các kiểm tra cần thiết và đưa ra quyết định liên quan.

Giao tiếp: Tín hiệu hoặc dữ liệu I/O riêng biệt được gửi qua kết nối chuỗi đến một thiết bị đang ghi thông tin hoặc sử dụng thông tin đó.

Đèn chiếu sáng: Chiếu sáng lên bộ phận đang được kiểm tra, cho phép các đặc điểm của nó nổi bật để có thể nhìn thấy rõ ràng bằng camera.

Cấu tạo của cảm biến thị giác

Giải quyết các ứng dụng với cảm biến thị giác

Trong nhiều ngành công nghiệp, các công ty tin tưởng vào cảm biến thị giác để thực hiện các kiểm tra đơn giản như đạt / không đạt nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và bao bì tuân theo yêu cầu tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Cảm biến thị giác thường được sử dụng để phát hiện sớm các vấn đề trong quá trình sản xuất và thiết bị, giúp tiết kiệm tiền bạc và ngăn chặn tổn thất thời gian sản xuất.

Bước đầu tiên trong bất kỳ ứng dụng cảm biến nào là xác định vật hoặc đặc điểm cần quan tâm trong vùng (FOV) nhìn thấy của camera. Các công cụ như Edge Learning (AI) và công cụ pattern ( hình mẫu) giúp làm điều này, phát hiện ngay cả những đặc điểm phức tạp như các vật thể sáng, văn bản in và vật thể có kích thước không đều mà các cảm biến quang không thể.

Khi cảm biến có một tham chiếu, nó sử dụng các công cụ pattern, đếm pixel, độ sáng, tương phản và Edge Learning để thực hiện kiểm tra. Dữ liệu được so sánh với các thông số kỹ thuật, dung sai hoặc ngưỡng của kiểm tra để quyết định, sau đó được truyền đi dưới dạng dữ liệu nhị phân.

Công cụ thị giác

Công cụ thị giác đóng vai trò quan trọng ngay cả đối với các kiểm tra cơ bản nhất. Các công cụ thị giác phổ biến bao gồm đếm pixel, độ sáng, tương phản và công cụ Edge Learning. Quan trọng nhất, cảm biến thị giác kiểm tra nhiều mục tiêu trong một hình ảnh duy nhất và thực hiện nhiều kiểm tra sử dụng các công cụ khác nhau.

Một số công cụ này bao gồm:

Công cụ độ sáng (Brightness tool): Trả về độ sáng trung bình của pixel cho một vùng quan tâm. Ánh sáng phải ổn định và dễ dự đoán khi sử dụng công cụ này.

Công cụ hình mẫu (Pattern Tool): Hoạt động tốt nhất khi được sử dụng trên bề mặt có mẫu hình với độ tương phản chính xác và trên các mục tiêu nhỏ đủ cho phép sự biến đổi trong vùng nhìn thấy. Công cụ này có thể được sử dụng để kiểm tra và đếm cũng như làm tham chiếu đến một công cụ kiểm tra.

Công cụ tương phản (Contrast tool): Công cụ hữu ích nếu có sự thay đổi không đoán trước trong các bộ phận bị lỗi. Độ tương phản cao được sử dụng trong một vùng mục tiêu để kiểm tra sự có/không.

---

Nếu bạn muốn tìm hiểu về Tự động hóa trong nhà máy và các giải pháp ứng dụng Thị giác máy, hãy liên hệ với chúng tôi. Với phương châm làm việc chuyên nghiệp, tận tâm Bảo An Automation luôn cam kết mang tới cho khách hàng sản phẩm với chất lượng tốt nhất với giá thành hợp lý và đảm bảo giao hàng đúng tiến độ.