Systemy wizyjne Panasonic - kompaktowe, ale o imponujących możliwościach

Obecnie na rynku dostępne są następujące urządzenia:

• Sensory wizyjne - w porównaniu do sensorów optoelektronicznych, sensory wizyjne wykorzystują przetworniki obrazu CCD lub CMOS, a obszar wykonywanych przez nie zadań znacznie wykracza poza np. punktową lub jednowymiarową kontrolę obecności.
• Kompaktowe systemy wizyjne - ich cechą charakterystyczną, oprócz zwartej budowy, jest łatwa konfiguracja oraz parametryzacja przy użyciu dedykowanych konsol obsługowych lub komputera PC. Urządzenia tej klasy ze względu na swoją uniwersalność znajdują zastosowanie w różnych aplikacjach kontroli jakości.
• Urządzenia bazujące na platformie PC - ich zalety widoczne są szczególnie wtedy, gdy trzeba stworzyć indywidualną konfigurację. Systemy bazujące na PC można swobodnie konfi- gurować pod względem sprzętowym i programowym. Ich jądro stanowi komputer przemysłowy zawierający jeden lub kilka mikroprocesorów. Bardzo często systemy wizyjne bazujące na platformie PC umożliwiają wykorzystanie dodatkowych kart rozszerzeń (np. cyfrowego przetwarzania sygnałów), co odciąża główny mikroprocesor od intensywnych zadań obliczeniowych.

PODSTAWOWE INFORMACJE O SYSTEMACH KOMPAKTOWYCH

Rys. 1. Klasyfikacja systemów wizyjnych

Kompaktowe systemy wizyjne w większości przypadków bazują na dedykowanym sprzęcie i oprogramowaniu firmware, które są w przeważającej części optymalizowane do współpracy z konkretnymi mikroprocesorami. Daje to kilka wymiernych korzyści. Pierwszą z nich jest bardzo krótki czas włączania i wyłączania. Gdy wystąpi zanik napięcia zasilającego lub w przypadku innej sytuacji awaryjnej kompaktowe systemy wizyjne szybko powracają do normalnego trybu pracy. Co więcej - stabilność systemu w czasie inspekcji jest doskonała, a pojawienie się na ekranie znanego większości użytkownikom niebieskiego tła lub zaistnienie awarii z niezrozumiałych powodów w systemach kompaktowych nie występuje. Zaprojektowany pod wymogi klienta sprzęt jest całkowicie pozbawiony elementów mechanicznych (wentylatory, dyski twarde), tak jak choćby w przypadku systemu wizyjnego PV500 będącego w ofercie Panasonica. Kolejną zaletą jest nieprzerwana i praktycznie bezobsługowa praca systemów wizyjnych oraz ich odporność na narażenia typowe dla środowisk przemysłowych.

PEŁNIA MOŻLIWOŚCI NA POKŁADZIE

Kompaktowy system wizyjny PV500 oferuje duże możliwości i może obsługiwać do czterech kamer z przetwornikami CCD. Użytkownik ma do wyboru trzy rodzaje kamer. Jedna z nich jest wielkości kciuka, dzięki czemu może być montowana w miejscach trudno dostępnych, druga charakteryzuje się dużą szybkością przetwarzania, a trzecia wysoką rozdzielczością (2 megapiksele). Wszystkie wyposażone są w interfejs standardu Camera Link.

Kamery zasilane są z wykorzystaniem przewodów sygnałowych, co pozwala na zmniejszenie kosztów i oszczędza czas, który użytkownik musiałby poświęcić na dodatkowe czynności instalacyjne. Jedną z cech charakterystycznych PV500 jest możliwość dołączania kamer różnych typów - np. dwóch małogabarytowych i dwóch o rozdzielczości 2 megapikseli. Istotne jest to, że kamery można wyzwalać indywidualnie, tak więc mogą one zostać zainstalowane na czterech liniach produkcyjnych, a przechwytywanie obrazu odbywa się asynchronicznie i indywidualnie dla każdej z nich. Taka konfiguracja systemu PV500 eliminuje konieczność stosowania czterech różnych systemów wizyjnych z pojedynczymi kamerami.

Także od strony wyposażenia PV500 ma sporo do zaoferowania. Do współpracy z urządzeniami zewnętrznymi dostępne jest 32-pinowe złącze cyfrowe oraz porty RS232C, RS485, USB 2.0 i Gigabit Ethernet. Ten ostatni służy także do szybkiego przesyłania obrazów do komputera nadrzędnego.

SZYBKA INSPEKCJA

Rys. 2. Schemat blokowy systemu wizyjnego PV500

Nowoczesne kompaktowe systemy wizyjne mogą dorównywać pod względem szybkości przeprowadzania inspekcji systemom wizyjnym opartym na architekturze PC. PV500 udostępnia znacznie więcej możliwości kontroli, a realizacja całkowitego cyklu inspekcji może się zamknąć w czasie kilku milisekund. Poszczególne etapy procesu, takie jak przechwycenie obrazu, jego przetworzenie i analiza graficzna są rozdzielone między 5 mikroprocesorów.

Oszacowanie średniej wartości odcieni szarości dla pola obserwacji rozmiaru 512×480 pikseli trwa mniej niż 0,4ms. Dalsze zwiększenie prędkości pracy systemu uzyskano dzięki równoległemu przetwarzaniu kilku zadań. Oznacza to, że w czasie przetwarzania jednego obrazu następuje pobieranie kolejnych. Funkcja częściowego przechwytywania obrazu skraca czas rejestracji do 2ms, co odpowiada szybkości 500fps (klatek na sekundę). Parametryzacja realizowana jest przez intuicyjny grafi czny interfejs użytkownika - nie jest tu potrzebna wiedza programistyczna.

W szczególności nastawy parametrów systemu w odniesieniu do wykonywanych zadań inspekcyjnych mogą być zmieniane i optymalizowane w trakcie trwania procesu (produkcji bieżącej). Użytkownik ma dodatkowo do wykorzystania monitor ekranowy, na którym może obserwować w oddzielnych oknach każde z pojedynczych zaprogramowanych zadań inspekcyjnych. Zakres typowych zastosowań obejmuje kontrolę obecności i pozycji obiektów, precyzyjne pomiary części montażowych, rozróżnianie typów obiektów czy też wykrywanie ich cech charakterystycznych.

Wraz z postępującą miniaturyzacją oraz rosnącą mocą obliczeniową mikroprocesorów zauważalne jest przesuwanie się potencjalnych zastosowań systemów wizyjnych w stronę obróbki obrazów. Zadania inspekcyjne, które 15 lat temu był w stanie wykonać system wizyjny montowany w szafie 19’’, jest w tej chwili w stanie wykonać pojedynczy sensor. Wynika stąd wniosek, że obszar zastosowań nowoczesnych systemów wizyjnych czy też tzw. inteligentnych kamer (Smart Camera) będzie stopniowo zmierzał w kierunku systemów określanych mianem high-end.

Pytanie, czy najlepszym wariantem jest wybór systemu tzw. embedded, czy też bazującego na platformie PC, pozostaje bez odpowiedzi. Oba światy kierują się swoimi prawami, a w najbliższych latach będą się sukcesywnie umacniać na swoich pozycjach i rozwijać.