TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRỢ SÁNG VÀ LỌC MÀU COGNEX

Các nhà sản xuất sử dụng hệ thống thị giác máy để kiểm tra ngoại quan sản phẩm, dẫn hướng các cánh tay robot và phân loại chi tiết luôn phải đối mặt với cùng một vấn đề: ánh sáng trong nhà máy vô cùng phức tạp. Các cửa sổ đón quá nhiều ánh sáng vào buổi trưa nhưng lại có quá ít ánh sáng vào ca chiều tối hoặc các bộ phận sáng bóng phản chiếu ánh sáng trở lại máy ảnh, làm hỏng hình ảnh thu được.

Giải pháp cho những vấn đề này nằm ở bộ lọc của thị giác máy, phân cực ánh sáng và nhiều cách chiếu sáng khác để đảm bảo hệ thống thị giác máy tạo ra hình ảnh kỹ thuật số rõ ràng mà việc kiểm tra của nhà máy yêu cầu.

Những thách thức về chiếu sáng phổ biến trong các nhà máy

Máy ảnh của thị giác máy, giống như tất cả các máy ảnh kỹ thuật số, sử dụng một ống kính để thu nhận ánh sáng lên cảm biến hình ảnh hoạt động với chip xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) để chuyển sóng ánh sáng thành pixel để tái tạo hình ảnh. Những hình ảnh này cho phép robot công nghiệp xác định các bộ phận và di chuyển chúng đến vị trí thích hợp của chúng trong quy trình sản xuất. Tất cả các dữ liệu này phải tương tác nhanh chóng và chính xác để giữ cho dây chuyền sản xuất hoạt động ở hiệu suất cao nhất.

Điều đó không dễ dàng vì tất cả các thay đổi ánh sáng trong môi trường sản xuất. Những thách thức về ánh sáng phổ biến nhất trong các nhà máy công nghiệp bao gồm:

Ánh sáng môi trường xung quanh: Mức độ ánh sáng xung quanh của nhà máy dao động trong suốt cả ngày. Các hoạt động như hàn tạo ra các vùng sáng nóng trắng có thể ảnh hưởng đến ánh sáng của các quy trình sản xuất tự động gần đó.

Mặc dù các cách thông thường như điều chỉnh tốc độ cửa trập và độ rộng khẩu độ của máy ảnh có thể hữu ích, hệ thống thị giác cũng có thể sử dụng các bộ lọc cho phép chỉ một phổ ánh sáng hẹp tiếp cận cảm biến ánh sáng của máy ảnh. Điều này đảm bảo máy ảnh chỉ nhìn thấy những gì hệ thống thi giác máy cần.

Màu sắc: Màu sắc của một bộ phận trong quá trình sản xuất có thể ảnh hưởng đến khả năng của robot để nhìn thấy nó bằng camera và sau đó thao tác với nó. Trên hộp hoặc nhãn đóng gói, một số màu phản chiếu ánh sáng trong khi những màu khác hấp thụ ánh sáng. Điều đó có thể có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của hệ thống phân phối của một công ty logistic. Trong sản xuất điện tử, màu sắc của dây có thể gửi các tín hiệu quan trọng đến hệ thống thị giác máy.

Máy ảnh thị giác máy thường sử dụng đèn LED màu để tạo độ tương phản trực quan và chống lại ảnh hưởng của màu sắc trên bề mặt vật thể. Bộ lọc màu có thể tăng cường hoặc bổ sung cho các hiệu ứng của đèn LED.

Hình ảnh sử dụng bộ lọc màu

Phản chiếu: Các bề mặt sáng bóng trên kim loại và nhựa tạo ra các đốm sáng ảnh hưởng đến việc thu hình ảnh hiệu quả. Nhưng phản xạ không phải là xấu: Chúng có thể được sử dụng để chuyển hướng ánh sáng vào một vùng tối khác mà các phương pháp chiếu sáng khác không thể làm được.

Bộ lọc phân cực là một trong những giải pháp tốt nhất cho phản xạ. Sử dụng sự khuếch tán ánh sáng lan truyền các tia sáng trên một vật thể để giảm số lượng tia trực tiếp chiếu vào bề mặt sáng bóng. Máy ảnh cũng có thể được đặt góc và chiếu sáng đặc biệt để phát hiện các lỗ hổng trong các khu vực phản chiếu.

Hình ảnh sử dụng bộ lọc phân cực

Bóng: Ánh sáng từ hầu hết mọi góc độ đều có thể gây ra bóng làm giảm độ rõ nét của hình ảnh thị giác máy. Các bộ phận ba chiều (chẳng hạn như nhãn sản phẩm hai chiều) đặc biệt dễ tạo bóng trong ảnh kỹ thuật số.

Mặc dù việc thay đổi góc lắp của máy ảnh có thể khắc phục một số bóng, một kỹ thuật xử lý hình ảnh được gọi là dải động cao (HDR) đang trở nên phổ biến hơn. Ảnh HDR kỹ thuật số làm tối các vùng sáng và làm sáng các vùng tối để tạo ra sự nhất quán về hình ảnh.

Hỉnh ảnh sử dụng HDR+

Góc cạnh: Các bộ phận phức tạp như khối động cơ và ống xả có rất nhiều góc cạnh tạo ra một loạt các thách thức về ánh sáng.

Một giá đỡ máy ảnh có thể nghiêng để giải quyết nhiều vấn đề trong số này. Việc đặt các bộ phận, máy ảnh và đèn chiếu sáng ở các góc cụ thể cũng có thể giúp xác định các sai sót trong sản phẩm.

Khuyết tật bề mặt: Máy khoan và máy phay để lại gờ trên các bộ phận phải được loại bỏ. Một mối hàn robot có thể để lại một phần mối hàn không đúng vị trí. Máy ảnh thị giác máy phải có khả năng phát hiện các sai sót này trước khi chúng gây ra sự cố.

Một bộ lọc khuếch tán giúp phân phối ánh sáng trên các bề mặt ba chiều này để xác định các điểm bất thường. Trên bề mặt phẳng, chụp ảnh trường tối có thể tạo ra hình ảnh tốt hơn.

Kích thước và khoảng cách quang học: Kích thước của một vật thể có thể gây ra những thách thức đáng kể về ánh sáng, cho dù trong môi trường vi mô như tấm silicon hay trong môi trường vĩ mô như nhà máy sản xuất máy bay thương mại. Hơn nữa, khoảng cách quang học giữa máy ảnh và chủ thể của nó có thể ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh và các yêu cầu về ánh sáng. Khoảng cách quang học ngắn thường yêu cầu ít ánh sáng hơn khoảng cách quang học dài. Do đó, camera phải được gắn một cách phù hợp để tối ưu hóa hiệu quả thị giác máy.

Phần cứng và phần mềm:C uối cùng, Chất lượng thị giác máy ảnh hưởng bởi việc lựa chọn máy ảnh, ống kính và phần mềm phù hợp để tạo ra kết quả tốt nhất cho một nhu cầu tự động hóa cụ thể. Ví dụ, máy ảnh có thể được trang bị nhiều đèn LED màu để chiếu ánh sáng xanh lam trên một phần của bộ phận và ánh sáng đỏ trên bộ phận khác. Máy ảnh có ống kính lỏng không có bộ phận chuyển động, giảm chi phí bảo trì.

Một số ứng dụng yêu cầu camera hồng ngoại hoặc tia cực tím thu ánh sáng bên ngoài quang phổ tầm nhìn của con người. Phần mềm thị giác máy hiệu suất cao giúp tất cả các điều này lại với nhau thành một giải pháp gắn kết.