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淺析omron視覺(jué)系統F150在玻錐行業(yè)中的應用
視覺(jué)檢測技術(shù)是建立在計算機視覺(jué)研究基礎上的一門(mén)新興檢測技術(shù),介紹omron視覺(jué)系統F150在安飛電子玻璃有限責任公司玻錐生產(chǎn)線(xiàn)上的應用。系統控制器通過(guò)專(zhuān)用信號線(xiàn)與攝像機及光源裝置相連,使用者可手持編程器,在顯示器上選擇測量模式,檢查區域及設定檢查條件。最后在控制器中產(chǎn)生特定信號,由omron PLC接收控制執行元件產(chǎn)生程序要求的動(dòng)作,完成取像、檢測、執行等動(dòng)作。系統的使用包括判斷條件設置、檢查項目和領(lǐng)域設定、測量并輸出顯示等。
1 引言
機器視覺(jué)技術(shù)作為計算機科學(xué)的一個(gè)重要分支,在近三十年中有迅速的發(fā)展。由于機器視覺(jué)系統可以快速獲取大量信息并自動(dòng)進(jìn)行數據處理,易于設計信息及加工控制信息集成。因此在現代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,機器視覺(jué)系統被廣泛用于工業(yè)監視、成品檢驗、質(zhì)量控制和數據測量等領(lǐng)域。工業(yè)視覺(jué)系統是實(shí)現現場(chǎng)工業(yè)自動(dòng)化的基礎技術(shù),尤其是要求高速化或人工視覺(jué)難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合,常用機器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)。玻錐生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度很高,目前用視覺(jué)識別系統取代人工進(jìn)行檢測不僅可以減輕工人勞動(dòng)強度,而且能減少次品和提高生產(chǎn)效率。但是機器視覺(jué)系統也有它的局限性,因此對于不同的檢測對象或不同的工藝要求要具體分析,采取不同的檢測方案。故在此介紹在安飛公司的玻殼生產(chǎn)線(xiàn)中采用機器視覺(jué)取代人工視覺(jué)進(jìn)行檢測的應用方法。
2 歐姆龍 F150視覺(jué)系統簡(jiǎn)介
(1)基本原理:機器視覺(jué)檢測系統通常采用CCD(Charge Couple Device)。攝像機攝取檢測圖像并將其轉化為數字信號,再采用先進(jìn)的計算機硬件與軟件技術(shù)對圖像數字信號處理,得到所需的目標圖像特定值,并在此基礎上實(shí)現模式識別、坐標計算、灰度分布圖等功能。機器視覺(jué)檢測系統能夠根據檢測結果快速的顯示圖像、輸出數據、發(fā)布指令。執行機構可配合其完成位置調整、好壞篩選、數據統計等自動(dòng)化流程。與人工視覺(jué)相比,機器視覺(jué)最大的優(yōu)點(diǎn)是精確、快速、可靠、穩定以及信息數字化。機器視覺(jué)系統主要由圖像的獲取、圖像的處理和輸出顯示組成。
圖像獲取設備包括光源、攝像機等,其中關(guān)鍵的部件為攝像機中的CCD由分布于其上的各個(gè)像元光敏二極管的線(xiàn)性陣列或矩形陣列構成,通過(guò)順序輸出每個(gè)二極管的電壓脈沖,實(shí)現將圖像光信號轉換成電信號的目的。輸出的電壓脈沖序列可以直接以RS-170制式輸入標準顯示器,或者輸入計算機的內存進(jìn)行數值化處理。CCD是目前最常用的機器視覺(jué)傳感器,圖像處理設備包括相應的軟件和硬件系統。輸出設備與過(guò)程相連,包括監視界面、過(guò)程控制器和報警裝置等。攝像數據通過(guò)計算機對標準和故障圖形的分析和比較,若發(fā)現不良產(chǎn)品,則發(fā)出NG信號報警,并通知PLC進(jìn)行下一步處理。機器視覺(jué)檢測的結果可以作為計算機輔助質(zhì)量CAQ(Computer Aided Quality)系統的信息來(lái)源,也可以和其他控制系統集成。
(2)主要性能指標:安飛公司玻錐生產(chǎn)線(xiàn)視覺(jué)檢測系統采用歐姆龍公司的F150視覺(jué)傳感器。系統像素為512×480,可以記錄二十三個(gè)個(gè)不同物件的標準畫(huà)面,存儲二十三個(gè)畫(huà)面不合格物件圖像,即可確定二十三種不合格的情況,以便于在生產(chǎn)中進(jìn)行比較和回饋。圖像處理采用二值化方法。數據及圖像的存儲通過(guò)RS232接口與PLC相連。攝影機和光源裝置為F150-C1×E-C型。其中攝影機部分為1/3寸CCD攝像元件,電子快門(mén)有1/100、1/500、1/2000、1/10000s等多種選擇。檢測范圍為50mm×50mm。
(3)系統基本構成:系統中起核心作用的是控制器,基于二值化和灰度理論,可處理CCD鏡頭以像素為單位由光信號轉換而來(lái)的電信號,并提供測量模式、輸入輸出和通信手段�？刂破魍ㄟ^(guò)專(zhuān)用信號線(xiàn)與攝像機相連。使用者可手持編程器在顯示器上選擇測量模式,檢查區域及設定檢查條件。最后在控制器中產(chǎn)生特定信號,由可編程控制器接收,控制執行元件完成特定的動(dòng)作如取像、檢測、執行等。
視覺(jué)檢測系統的基本結構
3 系統應用
(1)硬件連接。
(2)通訊參數設置:通訊方式:RS232,傳輸速率:9600bps,傳輸字長(cháng):8位,停止位:1位,奇偶校驗:無(wú)。
(3)判斷條件設置:為使攝像機得到更準確的測量值,需先將待測物體放在照相機與光源中間,并在照相機的視野范圍內調整光源強度,之后由檢測物自身的形狀、顏色及透光度來(lái)設定快門(mén)速度(shutter speed )、濾波( filitering)和背景抑制級別( BGS Levels ),設定好后必須能夠看清楚被檢測物的輪廓,并且輪廓邊緣不能閃爍,否則攝像機將不能檢測到理想效果。在安飛公司中攝像機快門(mén)速度設為1/2000S,濾波設為強過(guò)濾,背景抑制級別上限取255下限取156。
(4)檢查項目和領(lǐng)域設定:接著(zhù)設定搜索領(lǐng)域(region),進(jìn)行方向、顏色、邊緣層和位置的設定,之后進(jìn)入位置補償(position compensation)調節補償區域及方向,最后進(jìn)入數據(date)中設置表達式,在此表達式設為R1.EG-R0.EG。以上設置結束后存儲設定內容,將模式更換為運行(RUN)模式進(jìn)行檢測。使用者可以手持式編程器的觸發(fā)按鍵{Trigger})進(jìn)行單次的測量,也可以通過(guò)可編程控制器發(fā)出“開(kāi)始檢測(MEASURE/C) ”命令來(lái)進(jìn)行觸發(fā)測量,用“結束檢測 (MEASURE/E) ”來(lái)結束測量。在安飛公司的玻錐生產(chǎn)中就采用了后一種方法,數據將根據需要進(jìn)行顯示并傳輸到可編程控制器。
(5)攝像機檢測主菜單如下:
(6)系統功能。
本系統主要實(shí)現的功能如下:攝像機共進(jìn)行兩次照相首次照相首先檢測切割完小頭的玻錐,檢測切割是否成功。當檢測值不在預設的正常值范圍內時(shí)顯示器顯示NG符號,同時(shí)PLC發(fā)出報警信號將產(chǎn)品排除生產(chǎn)線(xiàn)。當檢測正常時(shí),程序正常進(jìn)行,攝像機檢測的數據自動(dòng)顯示在顯示屏上,之后PLC使管徑下移,照相機二次照相照出錐體與管徑的間距,將數據傳送至PLC,由PLC進(jìn)行下一步處理并在顯示屏上刷新數據。在實(shí)際應用中,我們注意到光源的亮度對生產(chǎn)的影響很大,當亮度過(guò)高時(shí)由于反光會(huì )造成檢測誤差,而過(guò)低時(shí)則不會(huì )正常顯像。
4 結語(yǔ)
OMRON公司的F150視覺(jué)傳感器自在安飛公司玻錐生產(chǎn)線(xiàn)應用以來(lái),系統運行穩定、可靠。其測量精度可以達到±0.001mm,完全達到生產(chǎn)工藝要求。該方法方便、快捷、有效地實(shí)現玻錐與管徑間的測量。本系統采用的是歐姆龍公司中端的F150系統,而其最新推出的F160系統,則可以滿(mǎn)足更高端的指標要求,但同時(shí)成本會(huì )也有一定的提高。使用者可結合不同檢測系統的成本及工業(yè)現場(chǎng)實(shí)際要求,比較靈活的采用不同的系統。
參考文獻
[1]趙守忠.傳感器技術(shù)及其應用[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1997.
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