12 - Przemysłowy system wizyjny

Wprowadzenie do Systemów Wizyjnych

Politechnika Poznańska, Instytut Robotyki i Inteligencji Maszynowej

Ćwiczenie laboratoryjne 12: przemysłowy system wizyjny

Powrót do spisu treści ćwiczeń laboratoryjnych

Wstęp

Przemysłowy system wizyjny jest to układ współpracujących ze sobą urządzeń elektronicznych, którego zadaniem jest wykonywanie automatycznej analizy obrazu według zaprojektowanej aplikacji. Wykorzystywany jest on zazwyczaj w rozwiązaniach przemysłowych, fabrykach, na liniach montażowych i wytwórczych, czyli w miejscach, gdzie wymagana jest praca o wysokiej wydajności oraz powtarzalności. Sam system składa się z kamery lub układu kamer pozyskujących obraz z badanego otoczenia, ze sterownika, którego zadaniem jest pozyskanie, przetworzenie oraz analiza obrazu. Ponadto w wielu sytuacjach wykorzystywane są dodatkowo specjalne oświetlacze LED pozwalające na uzyskanie lepszej jakości informacji obrazowej.

Do głównych zadań przemysłowego systemu wizyjnego należy sprawdzanie cech obiektów. Na tej podstawie wyróżnia się zadania takie jak:

Podczas zajęć wykorzystany będzie przemysłowy system wizyjny CV-X400 firmy Keyence.

W skład przemysłowego systemu wizyjnego CV-X400 wchodzą następujące komponenty:

Zadanie wstępne

Podłączyć do sterownika przemysłowego systemu wizyjnego kamerę umieszczoną na statywie (wejście CAMERA-1). Podłączyć monitor do sterownika (wejście MONITOR) oraz oświetlacz (wejście LIGHT-1). Dopiero po podłączeniu wszystkich zewnętrznych urządzeń należy podpiąć zasilacz sterownika.

Uwaga Nie uruchamiać sterownika przemysłowego systemu wizyjnego przed podłączeniem wszystkich wykorzystywanych urządzeń zewnętrznych.

Po uruchomieniu sterownika utwórz nowy projekt poprzez naciśnięcie szarego pola z napisem Set <numer obecnego projektu> <nazwa obecnego projektu> znajdującego się w lewym górnym narożniku (1), a następnie wybór opcji Add New. W oknie tworzenie projektu zmień jedynie nazwę, zastępując domyślną numerami indeksu według wzoru: <Student 1 nr indeksu>-<Student 2 nr indeksu>. Po zmianie nazwy utwórz nowy projekt poprzez naciśnięcie klawisza Execute.

Po stworzeniu projektu należy ustawić parametry kamery - w tym celu poprzez przycisk Set Camera znajdujący się w lewym górnym rogu (2) okna programu przejdź do ustawień. W oknie ustawień wybierz odpowiedni model (nazwa znajduje się na obudowie kamery) oraz ustaw czas naświetlania, inaczej czas otwarcia migawki (Shutter Speed), tak, aby dostosować jasność obrazu do potrzeb aplikacji. Dodatkowo przy pomocy ustawień samej kamery dostosuj otwarcie przysłony oraz wartość ogniskowej.

Po ustawieniu parametrów kamery, zamknij okno ustawień i sprawdź działanie niebieskich przycisków Run znajdujących się w prawym dolnym narożniku (3).

Zadania do samodzielnej realizacji

  1. Zliczanie elementów. Kroki realizacji zadania:
    • przy pomocy przycisku Add Tools (4) dostępnego w głównym oknie przejdź do katalogu narzędzi i wybierz kategorię Count, a następnie Cluster

    • wybierz obraz referencyjny i ustaw prostokąt inspekcji tak, aby obejmował region w którym pojawią się obiekty

    • w oknie znajdującym się po prawej stronie, w sekcji Detection Conditions ustaw Detection Color na Black
    • przy pomocy suwaków dostępnych na wykresie Binary zmień wartości progów i przetestuj zmiany na obrazie po lewej stronie, sprawdź również działanie automatycznego doboru progów poprzez Auto Set
    • poprzez przyciski Image Enhance, a następnie + Add przetestuj oraz dodaj filtry pozwalające na usunięcie z obrazu powstałych artefaktów
    • po dodaniu algorytmu przetestuj jego działanie wybierając odpowiednie okna podglądu z dostępnej listy (Raw 1, Raw 2, Filtered) (5)

  1. Identyfikacja kolorowych elementów z wykorzystaniem oświetlacza. Kroki realizacji zadania:
    • przejdź do okna ustawień systemu poprzez przycisk Set Camera znajdujący się w lewym górnym rogu (2)
    • wybierz zakładkę ustawień oświetlacza Lightning, a następnie w opcji Flash wybierz Continuous

    • w ramach zadania dobierz kolor oświetlacza Lightning Color oraz jego wartość Volume tak aby rozróżnić kolorowe elementy (np. pisaki, które na powyższym i poniższych zdjęciach są przedstawione, wymieniając od lewej strony, w kolejności: czerwony, niebieski, niebieski, zielony, czerwony)

  2. Dopasowywanie znacznika. Kroki realizacji zadania:
    • przy pomocy przycisku Add Tools dostępnego w głównym oknie przejdź do katalogu narzędzi i wybierz kategorię Alignment, a następnie Pattern Match (Profile)
    • wybierz obraz referencyjny i ustaw region dopasowania znacznika tak, aby obejmował zarejestrowany obiekt
    • ustaw maksymalny kąt rotacji obiektu (Detection Conditions -> Angle Range)
    • po dodaniu algorytmu przetestuj jego działanie wybierając odpowiednie okna podglądu z dostępnej listy (Raw 1, Raw 2, Filtered) oraz sprawdzając wpływ rotacji obiektu na jego wykrywanie

  1. Detekcja defektów. Kroki realizacji zadania:
    • przy pomocy przycisku Add Tools dostępnego w głównym oknie przejdź do katalogu narzędzi i wybierz kategorię Flaw Detection, a następnie Flaw on a Line
    • wybierz obraz referencyjny i ustaw region dopasowania znacznika tak, aby obejmował zarejestrowany obiekt
    • dostosuj ustawienia czułości metody oraz progi detekcji
    • po dodaniu algorytmu przetestuj jego działanie wybierając odpowiednie okna podglądu z dostępnej listy (Raw 1, Raw 2, Filtered)
    • ustaw próg detekcji defektu tak, aby wykrywany był jedynie większy z przedstawionych dwóch, zgodnie z poniższym przykładem

  1. Odczyt kodu kreskowego. Kroki realizacji zadania:
    • przy pomocy przycisku Add Tools dostępnego w głównym oknie przejdź do katalogu narzędzi i wybierz kategorię ID & OCR/OCV, a następnie 1D Code
    • wybierz obraz referencyjny i ustaw region dopasowania znacznika tak, aby obejmował obiekt
    • w Detection Conditions -> Code Type ustaw odpowiedni typ rozpoznawanych kodów kreskowych (opis typów kodów kreskowych dostępny jest pod linkiem)
    • po dodaniu algorytmu przetestuj odczyt kodów kreskowych oraz czas wykonywania tej operacji w zależności od położenia i rotacji obiektu

  1. Rozpoznawanie znaków. Kroki realizacji zadania:
    • przy pomocy przycisku Add Tools dostępnego w głównym oknie przejdź do katalogu narzędzi i wybierz kategorię ID & OCR/OCV, a następnie Characters
    • wybierz obraz referencyjny i ustaw region dopasowania znacznika tak, aby obejmował obiekt
    • ustaw kolor czcionki w zależności od dostępnej na powierzchni obiektu
    • po dodaniu algorytmu przetestuj jego działanie wybierając odpowiednie okna podglądu z dostępnej listy (Raw 1, Raw 2, Filtered)
    • oceń poprawność rozpoznanych znaków oraz czas działania algorytmu

Zadania dodatkowe

Z dostępnych aplikacji w sterowniku przemysłowego systemu wizyjnego wybierz jedną i przygotuj w oparciu o nią rozwiązanie własnego problemu.