ENGINEERINGNET.BE - Afgewerkte producten produceren, wordt steevast complexer. Inspecteren gebeurt dan ook niet enkel meer op het einde van de lijn maar tijdens de verschillende productiestappen is het een must.
Wel mag die inspectie het productieproces niet vertragen. Lange tijd was een camera geen deel van de machine maar een ‘add on’, een speciale component die zelfs niet in het productenpakket van de machine automatiseerder zat. Die situatie resulteerde dan ook in een machine met diverse componenten die bij verschillende leveranciers betrokken werden. Niet ideaal. Dat verhoogde de complexiteit. De synchronisatie van de belichting en het openen van het diafragma van de camera bleek veelal een uitdaging en een bron van onnauwkeurigheden.
De volledig geïntegreerde machine vision-oplossing van B&R brengt echter camera, stroboscoopcontroller en led-verlichting samen, in één geheel, waardoor de lichtregeling en het automatiseringssysteem perfect, tot op minder dan een microseconde nauwkeurig zijn gesynchroniseerd. Met flexibele lichtbundels en achtergrondverlichting hoeven zelfs de moeilijkste lichtomstandigheden geen hindernis meer te zijn. Zelfs met combinaties van meerdere camera's en lichtbronnen is een precisie van één microseconde in de lichtregeling haalbaar.
Het synchroniseren met sensoren, motorposities of machinegebeurtenissen wordt eenvoudigweg in de machinetoepassing geparametreerd. De oplossing van B&R laat zich tegelijk makkelijk aanpassen: alle parameters kunnen in recepten worden opgeslagen en weer opgeroepen wanneer het nodig is.
Twee cameratypes: Smart Sensor en Smart Camera
De Smart Sensor implementeert één enkele beeldverwerkingsfunctie, zoals QR-codeherkenning of positiedetectie. De functie is te configureren in Automation Studio, de ontwikkelomgeving van B&R. Met één cameratype zijn dan ook verschillende toepassingen mogelijk, zij het toepassing per toepassing.
Indien van dezelfde camera meer dan één functie gevraagd wordt (bijvoorbeeld het lezen van een code op het product en tegelijk de lengte en de richting meten) is het eenvoudig overstappen naar de krachtigere Smart Camera. De bestaande applicatiesoftware en alle reeds bepaalde parameters en modellen zijn herbruikbaar.
Installeren blijft de eenvoud zelve: de camera is immers verbonden met het machinenetwerk en ontvangt op die manier automatisch alle noodzakelijke instellingen van de controller. Alle type camera’s hebben multi-core processoren (de Smart Camera zelfs een quad core) en FPGA (field programmable gate array) beeldvoorverwerking.
Drie beeldsensoren
Voor beide camera’s zijn er drie beeldsensoren: van 1,3 tot 5 MegaPixels (MP). De 1,3 MP sensor kan ook als een line-scan camera gebruikt worden, wat handig kan zijn bij het inspecteren van lange producten, bijvoorbeeld.
Deze drie sensoren hebben zeer lichtgevoelige pixels, m.a.w. weinig ruis en dus een hoge nauwkeurigheid. Zelfs bij snelle toepassingen garandeert dat een optimale beeldkwaliteit. Qua verlichting zijn er optionele geïntegreerde led's of externe lichtbundels en back lights beschikbaar. De camera’s kennen voortaan twee behuizingsvarianten: met geïntegreerde lens of met een C-mount-aansluiting, de industriestandaard voor verwisselbare lenzen.
De geïntegreerde lenzen hebben een elektronische focus en zijn beschikbaar in brandpuntsafstanden van 4,6 tot 25 mm. B&R introduceert ook vijf lenzen met C-koppeling, met brandpuntsafstanden van 12 tot 50 mm. Dat betekent ook dat lenzen van derden (bijvoorbeeld telecentrische lenzen) gebruikt kunnen worden. Alle B&R-lenzen zijn speciaal geoptimaliseerd voor de gebruikte beeldsensoren. Zo zorgen ze voor een maximale scherpte en optimale beeldprestatie. De camera’s kunnen ook in een IP67 waterdichte behuizing.
Eén kabel
De camera hoeft slechts één kabel. Een hybride M12-verbinding verbindt de camera met het machinenetwerk (Powerlink) en zorgt tegelijkertijd voor de voeding (24 V DC). Een tweede hybride verbinding maakt eenvoudige daisy chain-bekabeling mogelijk voor extra camera's of het verlichtingsportfolio van B&R.
En toen was er licht
Voor een machine vision-toepassing is het cruciaal om objecten zo uniform mogelijk te verlichten om consistente resultaten te produceren. Met intelligent ontworpen led’s kan dat. Elke led in de B&R-oplossing heeft een speciale lens die het licht gelijkmatig uitstraalt. B&R kalibreerde de led’s in de fabriek.
Een handmatige kalibratie in het veld of tijdens serieproductie is dus niet meer nodig. Temperatuurschommelingen en het verstrijken van de tijd beïnvloeden mettertijd wel de intensiteit van het licht die een led genereert. Maar de intelligente lampen van B&R compenseren die effecten automatisch.
De B&R-camera is voorzien van geïntegreerde led’s met tot vier verschillende kleuren, waaronder infrarood en ultraviolet. Met die verschillende led-kleuren is het mogelijk om foto's te maken van een product onder verschillende lichtomstandigheden en daarbij telkens andere kenmerken of functies vast te leggen. De gebruiker kan op elk moment de kleur van de led’s, de duur of brandpuntsafstand van de stroboscooppulsen, de belichtingstijd van de camera of de hoek van de lichtbalken aanpassen.
Simpelweg door een paar software-instellingen te wijzigen. Door andere parameters in te stellen, zijn zowel helderveld- als donkerveldverlichting te implementeren, steeds met dezelfde verlichtingscomponenten. Flexibele lichtbundels zijn afzonderlijk verkrijgbaar, evenals vier-, zes- en achtvoudige ringlichten. De achtergrondverlichting is verkrijgbaar in twee verschillende maten.
Elke armatuur kan tegelijkertijd worden uitgerust met maximaal vier verschillende LED-kleuren. Hierbij kan gekozen worden uit een breed scala aan kleuren, variërend van wit, verschillende zichtbare kleuren, tot infrarood en ultraviolet. Daarmee is het contrast, de lichtkleur, de belichting en de belichtingsintensiteit voor elke toepassing optimaal aan te passen.
De lichtbundels hebben een automatisch verstelbare straalhoek die kan worden aangepast van -40° tot + 90°. Als verschillende producten met één machine worden vervaardigd, kan de optimale belichtingshoek automatisch worden ingesteld bij het wisselen van batches. De hoek hoeft slechts één keer bepaald te worden en kan vervolgens in het recept worden opgeslagen.
Drag & drop
Met de kant-en-klare B&R-softwarecomponenten kunnen gebruikers hun applicaties opzetten via ‘drag & drop’. De machine vision-softwarecomponenten zijn eenvoudig te koppelen aan andere componenten als motion control, gebruikersbeheer, receptbeheer en alarmsystemen.
Aangezien ze een integraal onderdeel zijn van het machinenetwerk, zijn uitgebreide diagnoses in realtime beschikbaar. Zo reduceert B&R de ontwikkelingsoverhead, die nodig is bij het maken van een machine vision-applicatie, op drastische wijze.
