A nech je svetlo

Kamery sa nachádzajú v čoraz väčšom počte výrobných systémov – v kontrolných procesoch, pri triedení alebo inšpekcii produktov. Často sa však prehliada úloha osvetlenia, ktoré pomáha týmto kamerám pri dosahovaní presných a pakovateľnýc výsledkov.
A nech je svetlo


"Osvetlenie je kľúčovým prvkom akéhokoľvek strojového videnia,“ hovorí expert spoločnosti B&R Andreas Waldl. Je to osvetlenie, ktoré určuje, či a ako kamera vidí cieľový objekt. Okrem intenzity, uhla a vlnovej dĺžky lúča existujú ešte dva faktory, ktoré určujú rozdiel – presné načasovanie a inteligentné ovládanie. V reálnom svete je však potenciál synchronizácie výrazne obmedzený. „Senzory, osvetlenie, regulátor blesku a riadiaca jednotka pochádzajú často od rozličných dodávateľov,“ vysvetľuje A. Waldl. Bez spoločného komunikačného protokolu musia všetky údaje vymenené medzi týmito zariadeniami prechádzať cez digitálne vstupy a výstupy.
Prináša to rôzne oneskorenia a nepresnosti. Napríklad načasovanie blesku v presnej mikrosekunde, keď sa otvorí kamera, je jednoducho nemožné. Všetko, čo môžete urobiť ako inžinier, je predĺžiť trvanie impulzu stroboskopu, aby ste sa uistili, že je zapnutý počas expozície fotoaparátu. Tým sa však dramaticky skracuje životnosť LED diód. Inžinier to mohol kompenzovať znížením intenzity svetla, čo by však vyžadovalo dlhšiu expozíciu. Pri vysokorýchlostných aplikáciách môže dlhšia expozícia ľahko spôsobiť rozmazanie snímky. Druhou možnosťou by bolo zosilnenie signálu senzora. „To spôsobí pridanie šumu a zníženie kvality zachyteného obrazu,“ upozorňuje A. Waldl. „Je to ako z Hlavy 22.“

Synchronizácia

V riešení B&R strojového videnia sú kamera, riadenie stroboskopu a svetlá súčasťou toho istého systému. To má určité rozhodujúce výhody. Keďže sú systém riadenia osvetlenia a automatizácie synchronizované s presnosťou submikrosekundy, svetelné impulzy môžu byť extrémne krátke. Tým sa predlžuje životnosť LED diód a zároveň sa zaisťuje ostrosť aj najrýchlejšie sa pohybujúcich objektov. Pokrytie osvetlenia je tiež extrémne rovnomerné a vysoko reprodukovateľné. Kvalita je celoplošne zvýšená.

Vysoká intenzita

Extrémne krátky impulz blesku nám umožňuje ovládať LED až na 300 % ich menovitého prúdu. B&R je schopné dosiahnuť úroveň intenzity, ktorá by nebola možná pri bežnom nepretržitom osvetlení. Umožňuje veľmi krátky expozičný čas, znižuje hluk, no robí riešenie prakticky imúnnym voči účinkom vonkajšieho svetla. „Stroje stoja vo výrobných halách, kde sú svetelné podmienky náročné a menia sa v priebehu dňa,“ hovorí A. Waldl, „takže vonkajšie svetlo je notoricky známy zdroj problémov.“ Odstránenie tohto faktora môže podstatne zlepšiť kvalitu merania a kontroly. Výrobca stroja to môže dosiahnuť buď zapustením stroja do objemného krytu, alebo použitím vysoko intenzívneho stroboskopického osvetlenia.

Jednotné osvetlenie

Aby aplikácia strojového videnia dosiahla konzistentné výsledky, musia byť objekty osvetlené čo najjednotnejšie. To možno dosiahnuť pomocou inteligentne navrhnutých svetiel. Každá LED dióda v riešení B&R má špeciálny objektív, ktorý zaručuje rovnomerné vyžarovanie svetla. Svetlá sú z výroby kalibrované B&R, takže netreba vykonávať manuálnu kalibráciu v teréne alebo počas sériovej výroby. Kolísanie teploty a plynutie času ovplyvňujú intenzitu svetla generovaného LED – inteligentné svetlá tieto efekty automaticky kompenzujú.

Flexibilná aplikácia

Riešenie strojového videnia, ktoré dokáže dobre urobiť jednu konkrétnu vec, jednoducho dnes nestačí. V dobe Industry 4.0 a IIoT sa neustále meniace produkty na trhu stávajú každodenným javom a riešenia strojového videnia musia byť schopné prispôsobiť sa. Plne integrované riešenie B&R sa ľahko prispôsobí: všetky parametre možno uložiť do receptov a podľa potreby vyvolať. Používateľ môže kedykoľvek ovplyvniť farbu svetiel, dobu trvania alebo ohniskovú vzdialenosť impulzov blesku, dobu expozície fotoaparátu alebo uhol svetelných pruhov prostou zmenou niekoľkých nastavení softvéru. S tými istými komponentmi môžu jednoducho použiť osvetlenie v jasnom i tmavom poli pomocou rôznych parametrov.

Význam farby

„Mnohí výrobcovia strojov podceňujú potenciál rôznej farby blesku,“ poznamenáva A. Waldl. Výber farby môže napríklad zvýrazniť alebo skryť vlastnosti produktu alebo registračné značky. To je dôvod, prečo B&R ponúka každý zo svojich svetelných produktov – dokonca aj v kamere integrované LED – až so štyrmi rôznymi farbami vrátane infračerveného a ultrafialového. S rôznymi farbami LED možno nasnímať viacero fotografií produktu za rôznych svetelných podmienok a zachytiť rôzne funkcie. Môžu byť urobené v takom rýchlom slede, že je potrebná len jedna kamera.

Konfigurácia namiesto programovania

Nastavenie systému strojového videnia už nevyžaduje skutočné programovanie v tradičnom slova zmysle. B&R vyvinula hotové SW komponenty, ktoré umožňujú používateľom nastaviť ich aplikáciu pomocou drag and drop. Komponenty strojového videnia môžu byť jednoducho prepojené s inými SW komponentmi, ktoré implementujú veci ako riadenie pohybu, správu používateľov, správu receptov alebo alarmy. Keďže sú neoddeliteľnou súčasťou stroja, komplexná diagnostika je k dispozícii v reálnom čase. B&R výrazne znižuje náklady spojené so strojovým videním.

Portfólio B&R osvetlenia

Portfólio zahŕňa flexibilné svetelné panely, svetelné prstence a podsvietenie. K dispozícii je až 64 integrovaných LED diód. Každé svietidlo má integrované riadenie stroboskopu a môže mať súčasne až štyri rôzne farby LED. Výber sa pohybuje od bielej a rôznych viditeľných farieb až po infračervené a ultrafialové žiarenie. To umožňuje dosiahnuť správny kontrast, farbu, osvetlenie a intenzitu pre akúkoľvek aplikáciu. Svetelné panely sú vybavené elektronickým nastavením uhla od –40° do 90°. Sú k dispozícii aj ako predmontované kruhové svetlá v skupinách po štyri, šesť alebo osem. Na integrovanie do siete cez hybridný konektor M12, ktorý tiež poskytuje napájanie 24 V DC, potrebujú svetelné systémy B&R len jeden kábel. Ďalšie hybridné pripojenie umožňuje prepojenie s ďalšími svetlami alebo kamerami.