Czujnik 3D - Projekt z myślą o łatwości użytkowania

| Prezentacje firmowe

Trójwymiarowe przetwarzanie obrazu oferuje nowe możliwości w wielu zastosowaniach, w których stosowanie konwencjonalnych czujników 2D jest utrudnione. W tym kontekście łatwość instalacji, konfiguracja i integracja systemów 3D jest najważniejsza. Czujniki 3D typu O3D firmy ifm electronic spełniają te wymagania.

Czujnik 3D - Projekt z myślą o łatwości użytkowania

Produkcja, logistyka czy pakowanie to tylko niektóre z obszarów, w których rozwiązania automatyki wymagają wykrywania rozmiaru obiektów i ich orientacji. Innym typowym przykładem jest monitorowanie kompletności podczas pakowania. Kontroler musi wykryć, czy przykładowo, pudełko jest wypełnione odpowiednią liczbą opakowań Tetra Pak lub czy w skrzyni obecne są wszystkie butelki. Rozwiązanie, w którym poszczególne czujniki wykrywają po jednym obiekcie, nie jest zbyt elastyczne. Gdy rozmiar lub rodzaj pakowanych obiektów się zmienia, wymagana jest zmiana mechaniczna czujników.

WYSOKA ELASTYCZNOŚĆ

Przetwarzanie obrazu z czujnikiem 3D, takim jak O3D ifm electronic jest dużo bardziej elastyczne. Czujnik wykorzystuje technologię PMD, która wylicza odległość od czujnika dla każdego z 23 000 pikseli. Przy 23 000 wartościach odległości możliwe jest niezawodne wykrywanie różnych obiektów takich jak wspomniane już opakowania Tetra Pak.

Działanie jest elastyczne i solidne - czujnik 3D potrafi wykryć opakowania Tetra Pak w pudełku bez względu na ich kolor, tak dobrze jak butelki w kontenerach. Zmienianie czujników nie jest już konieczne. Niezbędne jest jedynie przestawienie oprogramowania. Oznacza to, że przejście do innych partii produkcyjnych odbywa się za naciśnięciem jednego przycisku. Dodatkowe śledzenie położenia może stanowić kompensację różnic pozycji.

Kiedyś szczególnie oprogramowanie stanowiło spore wyzwanie dla wielu użytkowników systemów przetwarzania obrazu. Przetwarzanie surowych danych na piksele, parametryzacja i rozpoznawanie wzorców czy opracowanie odpowiednich algorytmów wymaga wysokiego stopnia know-how w dziedzinie przetwarzania obrazu. Firma ifm dokonuje przełomu z czujnikami 3D: algorytm dla każdego z zastosowań jest programowany w całości z poziomu aplikacji.

Dostosowanie aplikacji do odpowiednich podstawowych warunków jest bardzo łatwe - nie wymaga żadnej wiedzy o przetwarzaniu obrazu. Aplikacja automatycznie określa optymalne granice pomiarów podczas konfiguracji. Sprawia to, że korzystanie z czujnika 3D jest prawie tak łatwe jak korzystanie z tradycyjnych fotoelektrycznych czujników odległości z funkcją teach. Konfiguracja aplikacji jest gotowa już po trzech minutach i urządzenie może rozpocząć działanie.

Przykładowo, w przypadku monitorowania kompletności w przemyśle napojów czujnik 3D wytwarza sygnał przełączający, który sygnalizuje, czy dana jednostka jest kompletna, czy nie. Obecnie wdrożono trzy aplikacje, które dostarczane są wraz z czujnikiem 3D. Oprócz monitorowania kompletności, jak opisano powyżej, możliwe jest również określenie objętości prostokątnych obiektów, które mają zostać składowane lub przetransportowane.

Algorytm określa wysokość, szerokość oraz długość przedmiotu i przekazuje wartości do systemu WMS lub ERP za pośrednictwem sieci Ethernet. Pozwala to na określenie ważnych parametrów logistycznych, takich jak wielkość i długość taśmy. W zautomatyzowanym magazynie aparat może wykryć, czy parametr znajduje się poza wyznaczonymi granicami. W ciągu kilku najbliższych miesięcy pojawi się więcej aplikacji.

Głównym celem jest stworzenie aplikacji bazujących na zastosowaniach najczęściej wykorzystywanych przez klientów. W trybie Expert możliwe jest również tworzenie własnych aplikacji. Użytkownik z know-how w dziedzinie przetwarzania obrazu może uzyskać dostęp do mierzonych danych za pomocą czujnika i przetwarzać je za pomocą dostarczonych algorytmów.

Technologia PMD Time-of-flight (TOF)

Najważniejszym elementem systemu czujnika 3D ifm jest photonic mixer device (PMD), którego działanie oparte jest na zasadzie time-of-flight. Modulowane źródło oświetla obszar podlegający detekcji za pomocą niewidzialnego światła podczerwonego. Czujnik PMD, połączony ze źródłem modulacji, odbiera odbite światło i mierzy przesunięcie fazowe między wysyłanymi i odbieranymi sygnałami.

Umożliwa to dokładne określenie TOF światła, a tym samym odległość od obiektu. Czujnik PMD działa poprzez zintegrowaną, aktywną redukcję oświetlenia tła i zapewnia wysoką niezawodność nawet w trudnych warunkach oświetleniowych.

SKUPIENIE NA ŁATWOŚCI UŻYTKOWANIA - OD ZAMÓWIENIA DO ZASTOSOWANIA

Koncepcja czujników 3D z zaprogramowanymi aplikacjami jest porównywalna do współczesnych urządzeń elektronicznych w sektorze konsumenckim. Aplikacje służące do rozwiązywania problemów są projektowane do działania na istniejących, zaawansowanych smartfonach. W koncepcji tej ifm nie tylko polega na istniejących produktach konsumenckich - porównywalna musi być również łatwość użytkowania. Rozpoczyna się ona od procesu zamówienia, w którym użytkownik wybiera odpowiedni produkt i akcesoria.

Opakowanie O3D również odzwierciedla ważne cechy: wartość dodaną i łatwość obsługi. Do urządzenia dołączane są, przykładowo, pamięć USB oraz skrócona instrukcja instalacji. Na pamięci USB znajdują się nie tylko przykłady wideo wyjaśniające, jak ustawić parametry, lecz również oprogramowanie potrzebne do konfiguracji i obsługi czujnika 3D.

Podczas produkcji skupiono się również na szczegółach. Adres IP nie musi być wprowadzony ręcznie; kreator instalacji automatycznie identyfikuje podłączoną kamerę. Następnie użytkownik może rozpocząć konfigurację aplikacji. Po maksymalnie trzech minutach konfiguracja zostaje ukończona, a czujnik jest gotowy do pracy.

Podczas projektowania czujnika 3D skupiono się na instalacji i działaniu przyjaznym dla klienta. Przy tworzeniu czujnika firmie ifm wsparcie zapewnili również zewnętrzni eksperci w dziedzinie użyteczności oprogramowania i interfejsu. Wyniki zostały następnie potwierdzone w szczegółowej serii testów.

Do testów zaangażowano nie tylko klientów ifm, lecz również osoby niezwiązane z firmą. To znacznie pomogło zoptymalizować łatwość obsługi. Rezultatem jest czujnik 3D, który może być zainstalowany i skonfigurowany tak łatwo jak nowoczesny smartfon.

Mike Gonschior

Menadżer produktu w ifm electronic

  • Korzystasz w swoich systemach 3D z czujników ToF z pmd, firmy ifm electronic. Gdzie jeszcze stosowane są czujniki obrazu?

Firma PMD była pierwotnie spółką typu joint venture z producentem samochodów. Doświadczenie w projektowaniu z Infineon oraz wypróbowane i przetestowane technologie procesowe sygnałów mieszanych CMOS z firmy ifm doprowadziły do powstania pierwszego cyfrowego układu scalonego PMD. Dzisiaj wszystkie chipy dla ifm są produkowane przez Infineon. Czujniki są produkowane w dużych ilościach, przykładowo do zastosowań w sektorze konsumenckim.

  • Czy użytkownik urządzeń zautomatyzowanych jest teraz gotowy do przetwarzania obrazu 3D?

Dokładnie o to chodzi: użytkownik nie musi męczyć się z przetwarzaniem obrazu 3D, ponieważ otrzymuje produkt gotowy do użycia, w tym zaprogramowane aplikacje. Dzięki standardowym aplikacjom użytkownik nie musi posiadać doświadczenia, jeśli chodzi o zastosowania powiązane z przetwarzaniem obrazu, dzięki czemu docieramy do znacznie większej liczby użytkowników.

  • Jakie są dalsze plany, jeśli chodzi o czujniki 3D i taką technologię?

Dzięki czujnikom 3D, zaawansowanemu sprzętowi i trzem standardowym aplikacjom już dzisiaj możliwe są dwa istotne zastosowania. Następnym krokiem będzie opracowanie nowych aplikacji tak, aby system mógł być stosowany w różnych sytyuacjach. Wprowadzając te usprawnienia kierujemy się oczywiście wymaganiami naszych klientów. W przyszłości możliwe może być wykorzystywanie istniejącego sprzętu również do czujników 2D - w zastosowaniach przy trudnych warunkach oświetleniowych tłumienie oświetlenia tła jest szczególnie korzystne.

WIĘCEJ ZASTOSOWAŃ

Dzięki nowemu czujnikowi O3D i jego innowacyjnemu projektowi standardowe zastosowania, jak monitorowanie kompletności i określanie objętości, mogą być wdrażane już dzisiaj dzięki przetwarzaniu obrazu 3D. Korzyści dla użytkowników wynikają z wysokiej elastyczności systemu. W ciągu następnych kilku miesięcy dodane zostaną nowe aplikacje, dzięki którym możliwe staną się inne standardowe zastosowania.

ifm electronic sp. z o.o.
www.ifm.com.pl