Встроенные видеосистемы — альтернатива для видеосистем PC?

Недорогие датчики, используемые для инспекции и идентификации ключевых характеристик изделия, могут в итоге оказаться очень дорогими. Неполная инспекция может стать причиной снижения производительности в связи с рекламациями и непредвиденными простоями. Для многих процессов производства необходимо использование видеосистемы, которая может обнаружить любой дефект изделия без необходимости замедления процесса на время инспекции. При этом важно, чтобы эта система была интуитивно понятной и простой в обслуживании.

Видеосистемы, основанные на технологии PC, используются для создания специализированной, быстрой инспекции и идентификации в производственных операциях. Это комбинации камер, оптики, освещения и сложной программы, которая создается пользователем или интегратором на хост-компьютере с помощью стандартных языков программирования, таких как C#, и приобретенных готовых алгоритмов обработки изображения.

Рис. 2.  Быстродействующая встроенная видеосистема может выполнять сложный контроль без замедления даже самых динамичных производственных линий. Представленная на фото система может распознавать текст на упаковке лекарства со скоростью свыше 600 изделий в минуту

Подходящая камера с современным компьютером класса PC это недорогой и привлекательный дует для создания собственной, адаптированной к требованиям приложения, видеосистемы. Однако у менее опытных пользователей могут возникнуть проблемы с внедрением такой системы (и, как правило, необходимой последующей оптимизацией кода). Код алгоритма обработки изображения должен быть написан так, чтобы программа эффективно загружала изображение с камеры, по возможности быстро извлекала нужные признаки, анализировала их и генерировала информацию для системы управления.

Некоторые производственные процессы требуют полного контроля продукции. Один из примеров – изготовление контактных штырьков (pin) для печатных плат – форма и размеры каждого штырька необходимо проверить. Чтобы определить, соответствует ли изделие требованиям, видеосистема должна загрузить фото с камеры и выделить на них края штырька. Дополнительный код проверяет, соответствуют ли стандартам форма и размер. Затем программа должна сгенерировать и отправить на исполнительный механизм (или в систему управления процессом) решение: отбраковать контактный штырек или отправить его на следующий этап производства.

Этап внедрения видеосистемы PC может потребовать сотни часов работы инженеров, a созданный вручную код программы может содержать ошибки, которые сложно обнаружить. Его копирование, а значит и использование в будущем, также может быть затруднено. В связи с быстрым прогрессом и коротким сроком жизни изделий, таких как камеры и компьютеры PC, дублирование системы может оказаться невозможным из-за отсутствия компонентов, снятых с производства. Адаптация кода к похожим, но не идентичным устройствам, влечет за собой необходимость программирования, поиска ошибок и тестирования.

Встроенные видеосистемы

Рис. 3.  Контактных штырьки высокого качества для печатных плат перемещаются со скоростью свыше 4000 элементов в минуту, но такая скорость не мешает контролю

Встроенные видеосистемы предлагают надежные, дружественные пользователю альтернативу систем PC для решения нетипичных проблем в приложениях. Такие системы состоят из встроенного контроллера с интегрированным программное обеспечением, подключенного  непосредственно к одной или двум камерам разного типа (с различным разрешением, скоростью и регистрируемыми цветами). Встроенная видеосистема, которая может взаимодействовать с разными камерами, позволяет пользователю свободно ее выбрать в соответствии с требованиями приложения и суммой, которой располагает пользователь. Нет необходимости создания нестандартного кода для перехвата изображения с камеры. Для интеграции камеры необходим только один кабель для ее подключения.

Чтобы обеспечить гибкость и простоту обслуживания, программное обеспечение должно давать возможность пользователю создавать программу на основе готовых алгоритмов и инструментов, правильность работы которых гарантирует производитель. Такое программное обеспечение – шаг навстречу инженерам управления, у которых нет времени и/или опыта использования текстовых языков программирования. Инструменты машиного зрения обычно отображаются в программе в виде миниатюр – задачей пользователя является перетаскивание инструментов, необходимых при создании данной инспекции. Каждый доступный инструмент можно легко оптимизировать для менее типичной задачи.

Хотя производители встроенных видеосистем оснащают их все более быстрыми процессорами и более качественными камерами, интерфейс пользователя остается неизменным. Это исключает необходимость нового обучения и позволяет повторно использовать код: программы, разработанные 10 лет назад, могут по прежнему успешно запускаться на новейших встроенных системах, без необходимости изменения давно проверенных программ для инспекции изделий.

Рис. 4.  Встроенная видеосистема может быть снабжена приложением для создания программы контроля с помощью готовых инструментов и приложений. Пользователь создает программу, перетаскивая отдельные элементы. Каждый инструмент можно легко настроить и адаптировать к требованиям приложения для поиска дефектов, измерений или сортировки

Встроенные видеосистемы передают результаты контроля чаще всего через стандартный разъем типа Ethernet, промышленный сетевой протокол или простой дискретный выход, если требуется более высокая скорость. Дискретные состояния и данные, пересылаемые через Ethernet, используются для классификации, локализации, ориентации и идентификации информации, которую следует по возможности быстро передать на другие модули, обслуживающие процесс. Данные, полученные от встроенной системы, позволяют уменьшить допуски и значительно увеличить скорость по сравнению с установкой и закреплением обрабатываемых предметов вручную.

Функциональные возможности системы можно увеличить благодаря программам для создания интерфейса человек-машина (HMI). Программное обеспечение позволяет пользователям быстро создать графический интерфейс (GUI), в котором отображаются изображения, результаты проверки, статистика и управляющие кнопки, с помощью которых можно управлять работой системы. Интерфейс можно привести к шаблону, принятому в компании, или учесть привычки операторов – все это для того, чтобы работать можно было быстрее и удобнее.

HMI – это критический компонент видеосистемы. Если операторы не видят изображения с камер и результатов проверки, они могут не понимать, почему изделия отбраковываются. Понятный, адаптированный к приложению интерфейс с определенными уровнями доступа гарантирует безопасность: программисты могут ограничить доступ и возможность изменения критических инструментов и задач системы. Доработанный интерфейс GUI должен иметь несколько уровней доступа, защищенных паролем – это основа надежности системы.