Система технического зрения SBRD-Q от Festo: универсальность при малых размерах

Компоненты системы SBRD-Q

Основные составляющие новой системы SBRD-Q — это контроллер SBRD (рис. 1), камера технического зрения SBPB (рис. 2), монтажные принадлежности, соединительные кабели, подсветка и оптика.

Рис. 1. Контроллер SBRD

Главным элементом системы является контроллер, на базе которого обрабатываются принятые от камеры снимки. В отличие от видеодатчиков Festo семейства SBSx со встроенной обработкой изображений, система технического зрения SBRD-Q оснащена внешним контроллером, который устанавливают в шкафу управления. Камера SBPB крепится непосредственно в зоне анализа исследуемого объекта и соединяется с контроллером SBRD кабелем USB 3.0. По данному кабелю SBPB получает питание и осуществляет двустороннюю связь с контроллером. С помощью кронштейнов камера SBPB может быть легко смонтирована на производственных линиях.

Рис. 2. Камера SBPB

Возможности контроллера SBRD

Контроллер (рис. 3, 4) является ядром системы SBRD-Q. Чтобы его подключить, потребуется питание с напряжением 24 В постоянного тока, при этом допустимы скачки напряжения в диапазоне ±10%. Благодаря таким характеристикам контроллер может работать в условиях нестабильности напряжения и в широком диапазоне температур –5…+50 °С.

Рис. 3. Габаритные размеры контроллера SBRD

В контроллере установлен процессор 2×32-бит ARM Cortex-A9, c помощью которого можно обрабатывать снимки в среднем в два раза быстрее по сравнению с традиционными смарт-камерами. SBRD имеет 10 цифровых входов, 2 входа с подтягивающим резистором и 8 цифровых выходов, что позволяет ему управлять различными периферийными устройствами. Кроме того, конфигурирование входов/выходов по логическим функциям значительно расширяет возможности системы технического зрения. Логика переключения входов/выходов основана на PNP-сигнале в диапазоне 0 или 10 В. При этом значение силы выходного тока составляет 450 мА.

Рис. 4. Интерфейсы и сигналы контроллера SBRD

Встроенная система диагностики может сообщать о текущем состоянии устройства и возникающих ошибках с помощью светодиодов состояния. Конфигурация параметров происходит с помощью свободно распространяемого программного обеспечения от Festo (рис. 5) Camera Configuration Studio, которое доступно для скачивания на сайте компании.

Рис. 5. Программа конфигурирования CCS

Внутренняя память контроллера составляет 1 Гбайт, а память для записи заданий и архива фотографий может быть расширена с помощью внешней SD-карты до 32 Гбайт c файловой системой FAT32.

Система SBRD-Q может быть связана с ПЛК (рис. 4) посредством сетевых протоколов EtherNet, PROFINET, Telnet или EtherNet/IP. Связь происходит через разъем RJ45 cо скоростью передачи данных до 1000 Мбит/с.

К одному контроллеру может быть подключено до двух камер SBPB и один ПЛК.

Данная система технического зрения обладает широким набором встроенных программных инструментов обработки изображения (рис. 6). Инструменты обработки можно использовать по отдельности, последовательно или связав их действия между собой. Если к контроллеру SBRD подключено две камеры, то изображение с них можно обрабатывать с установкой взаимосвязи между ними или отдельно.

Рис. 6. Программные инструменты обработки

Помимо контроллера, важную роль в машинном зрении играет устройство приема и передачи изображений — камера SBPB.

Камера SBPB

Камера доступна для заказа в трех вариантах разрешения матрицы, а именно: 1280×1024 (SXGA) пикселей, 1600×1200 (UXGA) пикселей и 2456×2054 (5 мегапикселей). Питание камеры осуществляется напряжением 5 В постоянного тока, а ее потребляемая мощность составляет 1,3–3 Вт в зависимости от конфигурации камеры. Кроме разъема USB 3.0, у камеры доступен один винтовой разъем, в котором сосредоточены один цифровой вход и один цифровой выход для быстродействующей синхронизации, что расширяет гибкость всей системы технического зрения SBRD-Q. Размер одного пикселя находится в диапазоне 3,45–5,3 мкм — это позволяет достичь высокой точности измерений при анализе расстояний между точками и определении координат объекта, чтения текста и других методов обработки изображений.

Типовые применения системы технического зрения SBRD-Q

Некоторые из возможных применений системы технического зрения SBRD-Q:

• согласование работы электромеханической системы линейных перемещений для установки и закручивания крепежных винтов в корпус детали (рис. 7);
  
  

  Рис. 7. Закручивание винтов

• контроль сборки и маркировки электронных компонентов в двух плоскостях при конвейерном производстве (рис. 8);
  
  

  Рис. 8. Контроль сборки и маркировки

• контроль обработки деревянных поверхностей (рис. 9);
  
  

  Рис. 9. Контроль деревянных поверхностей

• передача координат места для укладки изделия в форму, контроль комплектности изделий, чтение индивидуальной маркировки изделий (рис. 10);
  
  

  Рис. 10. Передача координаты, контроль комплектности, чтение маркировки

• проверка ориентации изделий на механизме подачи, направление на переориентацию и отбраковка изделий по размерам и форме (рис. 11).
  
  

  Рис. 11. Проверка ориентации изделия

На каждом производстве есть свои особенности контроля качества и идентификации выпускаемой продукции, однако гибкость системы технического зрения SBRD-Q от компании Festo позволяет легко встроить ее в производственные цеха как локальную станцию со своим шкафом управления или использовать ее в качестве составного компонента в шкафу управления линиями.