Systemy wizyjne

Budowa skutecznego systemu wizyjnego wymaga połączenia optyki o wysokiej rozdzielczości z wydajnym oprogramowaniem. Riftek wykorzystuje zarówno profilometry laserowe 2D, jak i technologie skanowania powierzchniowego, aby rozwiązywać różnorodne wyzwania przemysłowe. Nowoczesne urządzenie wizyjne nie tylko rejestruje obraz; wyodrębnia cechy geometryczne, takie jak wysokość, szerokość i objętość, aby utworzyć cyfrowy bliźniak obiektu.

W zadaniach o wysokiej precyzji laserowy system wizyjny służy do dostarczania informacji o głębokości, których standardowe kamery nie są w stanie zarejestrować. Pozwala to urządzeniom wizyjnym kontrolować obiekty niezależnie od ich koloru, kontrastu czy warunków oświetlenia zewnętrznego. Wybierając wszechstronne narzędzie wizyjne, inżynierowie mogą zautomatyzować kontrolę złożonych geometrii, od krzywizny łopatki turbiny po jednorodność spoiny.

Portfolio rozwiązań wizyjnych Riftek obejmuje cztery odrębne zadania kontrolne, z których każde ma własną konfigurację sprzętową i logikę integracji. Zamiast oferować jeden ogólny system do wszystkiego, każde z poniższych rozwiązań jest zbudowane wokół tego, czego faktycznie wymaga obiekt: geometrii objętościowej, nawigacji po spoinie, klasyfikacji lub powierzchni wewnętrznych, do których standardowa optyka nie może dotrzeć.

W przypadku części, dla których kształt i objętość są równie ważne jak stan powierzchni, takich jak wahacze, kute osie czy elementy odlewane, system skanowania laserowego 3D buduje pełną chmurę punktów obiektu zamiast płaskiego obrazu. Pozwala to systemowi wykrywać odkształcenia, ubytki materiału lub odchylenia wymiarowe, których obraz 2D w ogóle by nie wychwycił, ponieważ fotografia wypaczonej części może wyglądać identycznie jak fotografia części prawidłowej. Inżynierowie jakości sprawdzający zgodność geometryczną względem pola tolerancji, a nie tylko wygląd wizualny, uzyskują z tej konfiguracji największą wartość.

Laserowe śledzenie spoiny rozwiązuje inny problem niż kontrola: prowadzi robota spawalniczego w czasie rzeczywistym zamiast sprawdzać gotową część po fakcie. Czujnik skanuje przed palnikiem, identyfikuje dokładne położenie i geometrię złącza nawet wtedy, gdy spoina zmienia się z powodu tolerancji dopasowania części lub odkształceń cieplnych, i w sposób ciągły przekazuje skorygowane współrzędne z powrotem do kontrolera robota podczas ruchu. Zamykana jest w ten sposób luka między zaprogramowaną ścieżką robota a rzeczywistą fizyczną spoiną, co ma znaczenie, ponieważ żadne dwie części trafiające do gniazda spawalniczego nigdy nie są idealnie identyczne, nawet z tej samej partii. Ponieważ robot potrzebuje skorygowanych danych położenia wystarczająco szybko, aby korygować ruch w trakcie spawania, systemy śledzenia spoiny zwykle pracują z wyższymi częstotliwościami aktualizacji niż systemy wizyjne przeznaczone wyłącznie do kontroli.

Systemy sortowania wykorzystują systemy wizyjne do klasyfikowania części na kategorie według wymiarów, kształtu, stanu powierzchni lub rodzaju materiału, z pełną prędkością linii i bez podejmowania decyzji przez operatora. Konfiguracje sortujące różnią się od systemów kontrolnych zbudowanych do prostej decyzji zaliczono/nie zaliczono: kierują produkt jednocześnie do wielu możliwych wyników, co zwykle wymaga szybszej logiki decyzyjnej i prostszego wyodrębniania cech niż pełna analiza geometryczna 3D.

Wykrywanie zużycia, korozji lub wad wewnątrz rur i cylindrów wymaga optyki zdolnej do pracy w ograniczonej, często słabo oświetlonej przestrzeni, w której standardowy zewnętrzny sprzęt wizyjny po prostu się nie mieści. Maszyny Riftek do kontroli powierzchni wewnętrznych są budowane specjalnie pod to ograniczenie, łącząc kompaktowe głowice czujników z oświetleniem zaprojektowanym pod geometrię otworów wewnętrznych, a nie otwarte warunki hali produkcyjnej.

System wizyjny 2D rejestruje płaski obraz i analizuje go pod kątem kontrastu, krawędzi i wzoru. Może potwierdzić, że etykieta jest obecna, element znajduje się we właściwym miejscu albo kolor powierzchni odpowiada specyfikacji. Nie potrafi natomiast powiedzieć, jak głębokie jest wgniecenie, czy powierzchnia jest płaska czy wypaczona, ani jaka jest rzeczywista objętość części, ponieważ obraz 2D nie zawiera żadnej informacji o głębokości.

System wizyjny 3D dokładnie tę lukę zamyka. Rejestrując jednocześnie wysokość, szerokość i głębokość, buduje model przestrzenny obiektu zamiast jego obrazu, co umożliwia pomiar odkształceń, weryfikację wypełnienia objętościowego lub wychwycenie wady, która ujawnia się wyłącznie jako zmiana wysokości powierzchni, a nie koloru czy kontrastu. Kompromisem jest złożoność przetwarzania: przekształcenie danych 3D w użyteczne cechy wymaga większych obliczeń niż kontrola zaliczono/nie zaliczono 2D, dlatego właściwy wybór sprowadza się do tego, czy pytanie kontrolne brzmi „czy to wygląda prawidłowo” (2D), czy „czy ma prawidłowy kształt” (3D).

Standardowe kamery matrycowe rejestrują obraz 2D podobnie jak fotografia. Są szybkie, dobrze nadają się do rozpoznawania wzorców i są skuteczne zawsze wtedy, gdy zadanie kontrolne dotyczy obecności, koloru lub kontrastu. Ich ograniczenie polega na tym, że do niezawodnej pracy wymagają stabilnego oświetlenia i kontrastu, dlatego powierzchnia przezroczysta, odblaskowa lub matowoczarna może całkowicie uniemożliwić działanie systemu opartego na kamerze — po prostu dlatego, że algorytm nie ma wystarczającego kontrastu wizualnego do odczytu.

Profilowanie laserowe wykorzystuje inne podejście. Zamiast rejestrować światło odbite dyfuzyjnie od powierzchni, projektuje linię laserową na obiekt i mierzy geometrię jej odbicia, aby uzyskać precyzyjne dane o wysokości i kształcie, niezależnie od koloru obiektu czy jakości jego oświetlenia. Dlatego system wizyjny oparty na laserze może niezawodnie kontrolować polerowany metal, ciemną gumę lub przezroczyste tworzywo sztuczne — powierzchnie, przy których standardowa kamera wymagałaby specjalnych układów oświetlenia albo po prostu zawiodła. Kamery matrycowe i profilowanie laserowe dobrze się uzupełniają, zamiast ze sobą konkurować, a kilka konfiguracji RIFTEK łączy oba rozwiązania, aby objąć rozpoznawanie wzorców i pomiar geometryczny w jednej stacji kontrolnej.

Nowoczesne systemy wizyjne firmy Riftek charakteryzują się funkcjami „inteligentnymi”. Profesjonalne narzędzie wizyjne często wyposażone jest w przetwarzanie wbudowane, w którym dane są analizowane bezpośrednio w głowicy czujnika. Zapewnia to, że system wizyjny dostarcza niemal natychmiastową informację zwrotną do linii produkcyjnej, co jest niezbędne do szybkiego sortowania i sterowania robotami w czasie rzeczywistym.

Jako wszechstronne urządzenie wizyjne nasze systemy obsługują szybkie interfejsy cyfrowe, takie jak Gigabit Ethernet (GigE), oraz protokoły przemysłowe, takie jak PROFINET czy EtherNet/IP. Oprogramowanie towarzyszące naszym urządzeniom wizyjnym umożliwia zaawansowane wyodrębnianie cech, dopasowywanie wzorców i porównywanie z modelem CAD. Ten wysoki poziom integracji zapewnia, że narzędzie wizyjne można dostosować do dowolnego zadania, od sortowania żywności po kontrolę komponentów lotniczych.

Gdy system wizyjny zarejestruje geometrię części, praktyczne pytanie brzmi: z czym ją porównać. Porównanie CAD nakłada zeskanowaną chmurę punktów bezpośrednio na oryginalny model projektowy części, pokazując dokładnie, gdzie i o ile obiekt fizyczny odbiega od specyfikacji — nie tylko czy jest poza tolerancją, ale w którym miejscu części występuje odchyłka i w jakim kierunku. Daje to inżynierom informacje znacznie bardziej przydatne w analizie przyczyn źródłowych niż prosty sygnał zaliczono/nie zaliczono, ponieważ ujawnia, czy wzorzec odchyłek wskazuje na zużycie narzędzia, skurcz materiału czy problem z mocowaniem.

Dopasowanie do szablonu działa inaczej. Zamiast porównania z modelem inżynierskim porównuje zarejestrowany obraz lub profil z zapisanym przykładem referencyjnym, co zwykle jest szybsze w konfiguracji i lepiej nadaje się do zadań takich jak potwierdzanie obecności komponentu, weryfikacja prawidłowej orientacji części lub wykrywanie poważnych wad, gdzie dokładna wartość odchyłki ma mniejsze znaczenie niż jednoznaczna zgodność lub niezgodność. Systemy Riftek obsługują oba podejścia, dlatego wybór zależy od tego, czy zadanie wymaga precyzyjnych danych o odchyłkach wymiarowych (porównanie CAD), czy szybszej decyzji o obecności/braku elementu (dopasowanie do szablonu).

Systemy wizyjne Riftek są tworzone z myślą o erze Industry 4.0. Mogą być instalowane jako stacjonarne stanowiska kontroli do sprawdzania jakości w stałej pozycji albo montowane bezpośrednio na ramionach robotów w celu wykonywania zadań kontroli i prowadzenia, które przemieszczają się razem z częścią, zamiast czekać, aż dotrze ona do punktu kontrolnego.

W szczególności przy prowadzeniu robotów czujnik nie tylko sygnalizuje wynik. Przekazuje dane położenia i geometrii bezpośrednio do kontrolera ruchu robota w czasie rzeczywistym, zamykając pętlę między tym, co widzi kamera lub laser, a tym, co ramię robota robi dalej. Przy śledzeniu spoiny oznacza to, że ścieżka spawania robota jest korygowana w sposób ciągły, gdy czujnik wykrywa rzeczywiste położenie złącza, zamiast podążać po stałej, wcześniej zaprogramowanej trajektorii zakładającej, że każda część jest identyczna. W zastosowaniach pick-and-place lub sortowania ta sama zasada pozwala robotowi dostosować położenie chwytu na podstawie rzeczywistej lokalizacji i orientacji części na linii, bez konieczności precyzyjnego ustalania części w przyrządzie przed działaniem robota.

Ten poziom integracji działa w oparciu o standardowe protokoły przemysłowe, w tym MODBUS TCP, EtherNet/IP, co umożliwia podłączenie systemów wizyjnych Riftek do istniejących kontrolerów robotów i infrastruktury PLC bez własnościowej warstwy komunikacyjnej. W połączeniu z wbudowanym przetwarzaniem „Smart”, w którym ekstrakcja cech odbywa się bezpośrednio w głowicy czujnika, a nie na oddzielnym PC, utrzymuje to pętlę sprzężenia zwrotnego na tyle szybką, aby umożliwić sterowanie robotem w czasie rzeczywistym, zamiast wprowadzać opóźnienie przetwarzania między rejestracją danych przez czujnik a otrzymaniem przez robota skorygowanych danych.

Narzędzia i systemy wizyjne są wykorzystywane we wszystkich głównych sektorach przemysłu. W przemyśle motoryzacyjnym system wizyjny służy do kontroli nadwozi w stanie surowym (body-in-white) i weryfikacji montażu silników. Sektor elektroniki korzysta z urządzeń wizyjnych do rozmieszczania komponentów na płytkach PCB i kontroli połączeń lutowanych. W przemyśle obróbki metali wizja maszynowa zapewnia jakość spoin i geometrię części kutych, natomiast przemysł farmaceutyczny wykorzystuje te narzędzia do szybkiej kontroli opakowań i postaci dawkowania.

Systemy wizyjne firmy Riftek łączą doskonałość optyczną z solidną inżynierią przemysłową, aby rozwiązywać najtrudniejsze zadania automatyzacji. Nasze rozwiązania zapewniają wyraźną przewagę techniczną, w tym:

• Przetwarzanie w czasie rzeczywistym. Korzystaj z danych systemu wizyjnego przetwarzanych z prędkością linii produkcyjnej.
• Analiza objętościowa 3D. Wyjdź poza obrazy 2D dzięki systemowi wizyjnemu, który rozumie głębię i objętość.
• Niezależność od materiału. Wykorzystaj laserowy system wizyjny, który niezawodnie działa na powierzchniach lustrzanych, ciemnych lub przezroczystych.
• Bezproblemowa integracja z robotami. Korzystaj z urządzeń wizyjnych zaprojektowanych specjalnie do prowadzenia robotów w czasie rzeczywistym i śledzenia spoin.

Jeśli szukasz zaawansowanego urządzenia wizyjnego lub kompletnego systemu wizyjnego, Riftek zapewnia wiedzę ekspercką, która pomoże Ci dobrać optymalną technologię do konkretnych wymagań automatyzacji.