EN
Деякі виробничі лінії працюють дуже швидко. Щоб забезпечити їх безперервну роботу без зупинок, необхідно переконатися, що етап інспектування не стає «вузьким місцем». Повільна система візуального інспектування призводить до затримок, збільшення витрат і пропуску більшої кількості дефектів. Швидкість системи візуального інспектування залежить від правильного налаштування кількох важливих компонентів. Розглянемо найважливіші з них.
Продуктивність камери задає темп
Камера — це початок усього. Якщо ваша камера не може швидко отримувати чітке зображення, ніщо інше не має значення. Навіть найшвидший процесор чи найрозумніше програмне забезпечення не допоможуть, якщо зображення буде поганим.
Першим, що слід перевірити, є частота кадрів. Це кількість зображень, які камера може отримати за одну секунду. Низька частота кадрів означає погану продуктивність захоплення зображень. На лінії, де обробляють тисячі деталей на хвилину, швидкість роботи камери має відповідати цій швидкості. Наприклад, на лінії, що працює з продуктивністю 1200 деталей на хвилину, у вас є лише близько 50 мілісекунд, щоб чітко зафіксувати кожну деталь.
Тривалість експозиції — ще один важливий фактор. Якщо затвор відкрито надто довго, рухомі деталі стають розмитими смугами. Якщо ж його закрити надто швидко, зображення виявиться надто темним. Для високошвидкісного контролю тривалість експозиції часто знижується до мікросекундного діапазону. У деяких потужних системах тривалість експозиції зменшується з 40–50 мікросекунд до 12 мікросекунд. Саме ця зміна дозволяє збільшити швидкість контролю з 4000 до понад 6000 деталей на хвилину.
Тип затвора також має велике значення. Затвори з прокручуванням знімають зображення рядок за рядком. Вони добре працюють із нерухомими об’єктами, але рухомі частини можуть виглядати спотвореними. Глобальні затвори знімають усе зображення одночасно. Вони «заморожують» рух без будь-яких спотворень. Для високошвидкісних ліній камери з глобальним затвором є найкращим варіантом.
Обчислювальна потужність та розумні алгоритми
Після того як камера отримує зображення, починається справжня робота. Системі потрібно проаналізувати це зображення й визначити, чи проходить деталь перевірку чи ні. Швидкість виконання цього процесу залежить від обчислювальної потужності та рівня «розумності» алгоритмів.
Швидкість обробки значно покращилася. Деякі сучасні системи машинного зору забезпечують більше ніж подвоєну обчислювальну потужність порівняно з системами, що існували лише десять років тому. Зараз еталоном для точної й ефективної роботи вважається час обробки близько 300 мікросекунд. Ця додаткова швидкість дозволяє запускати лінії з більшою швидкістю, не жертвуючи при цьому точністю.
Але сира обчислювальна потужність — це лише половина історії. Не менш важлива ефективність алгоритмів. Прості перевірки, наприклад виявлення наявності отвору, можуть завершуватися за 20–100 мілісекунд. Більш складні перевірки тривають довше. Розумне проектування системи може скоротити час обробки шляхом зниження роздільної здатності зображень там, де це можливо, або вилучення зайвих кроків. У одному з кейсів оптимізована система виконувала обробку зображень приблизно за 150 мілісекунд на кадр.
Алгоритми на основі ШІ змінили правила гри. Вони забезпечують високоточне виявлення складних дефектів, не жертвуєчи швидкістю. Деякі системи використовують двохкомпонентний підхід: традиційні алгоритми — для швидкості, а ШІ — для інтелектуального аналізу. Це забезпечує комплексні можливості контролю без уповільнення роботи лінії.
Освітлення та якість зображення мають більше значення, ніж може здаватися
Багато людей здивовуються, дізнаючись, що погане освітлення уповільнює систему візуального контролю так само, як і повільна камера. Погане освітлення створює зображення, які важко аналізувати, тому програмне забезпечення має працювати інтенсивніше й довше, щоб виявити дефекти.
Стабільне освітлення є обов’язковим. Природне світло змінюється протягом дня, і ці зміни можуть спотворити результати контролю. Стробоскопічне освітлення особливо корисне для високошвидкісних ліній. Воно випромінює дуже яскравий і дуже короткий імпульс світла, що «заморожує» швидко рухомі деталі й забезпечує чіткі зображення.
Якісне освітлення також скорочує час обробки. Коли дефекти чітко виокремлюються на тлі, алгоритму не потрібно так інтенсивно їх шукати. Один оновлений освітлювальний модуль збільшив швидкість контролю з 4000 до 6000 деталей на хвилину лише за рахунок отримання більш чистих і простих для аналізу зображень.
Проблеми з передачею даних та інтерфейсними вузькими місцями
Про це недостатньо говорять, але передача даних є поширеним вузьким місцем. Зображення високої роздільної здатності містять велику кількість даних. Одне RGB-зображення розміром 2000×2000 займає близько 12 мегабайт пам’яті. Тепер уявіть собі десятки камер, які працюють безперервно й генерують терабайти даних.
Якщо з’єднання між камерою та процесором надто повільне, зображення починають накопичуватися в черзі. Система пропускає кадри або обробляє їх із затримкою, що призводить до затримок і пропущених дефектів. Інтерфейси високої швидкості, такі як GigE Vision, USB3 Vision та CoaXPress, вирішують цю проблему. Вони швидко передають великі файли зображень без заторів.
Також допомагає апаратне синхронізування (тригеринг). Замість того щоб покладатися на програмне забезпечення, яке може вносити випадкові затримки, апаратні тригери використовують датчики для точного вказівки камери, коли потрібно зробити знімок. Це забезпечує точність на рівні мікросекунд і підтримує всю систему чутливою та реактивною.
Інтеграція системи та час синхронізації (тригерингу)
Система візуального контролю не працює самостійно. Вона повинна безперебійно взаємодіяти з іншими елементами вашої виробничої лінії. Погана інтеграція призводить до зниження швидкості.
Часова синхронізація спрацьовування критично важлива. Системі потрібно точно знати, коли деталь перебуває в положенні, придатному для контролю. На швидкісній лінії інтервал часу для отримання якісного зображення може становити лише 50 мілісекунд. Якщо сигнал спрацьовування надходить занадто рано або занадто пізно, зображення виходять розмитими або зміщеними від центру, що призводить до втрати часу.
Технологія «літаючого» спрацьовування — один із розв’язків. Замість зупинки виробничої лінії або робота в кожній точці контролю система захоплює зображення під час неперервного руху всіх компонентів. Виробники повідомляють про покращення часу контролю на 40–50 % застосуванням цього підходу. Ключовим є тісна інтеграція систем керування рухом, синхронізації роботи камер та освітлення.
Кілька конфігурацій камер додають ще один рівень складності. Усі камери мають бути синхронізовані, щоб вони робили знімки одночасно. В іншому разі ви отримаєте невідповідні дані, які важко аналізувати. Надійно спроектовані системи автоматично вирішують цю проблему, забезпечуючи безперебійну роботу навіть при кількох кутах огляду.
Збираємо все разом
Швидкість системи візуального контролю залежить від одночасного правильного налаштування кількох параметрів. Продуктивність камери визначає, наскільки швидко можна отримувати чисті зображення. Обчислювальна потужність та ефективність алгоритмів визначають, наскільки швидко можна їх аналізувати. Освітлення впливає на якість зображень, що безпосередньо впливає на тривалість аналізу. Швидкість передачі даних визначає, чи надходять зображення до процесора без затримок. А інтеграція системи забезпечує її безперебійну та узгоджену роботу.
Виробники, які правильно враховують ці фактори, отримують реальні результати. Деякі скорочують час інспекції на 40 відсотків. Інші досягають рівня виявлення дефектів 99 відсотків, одночасно зберігаючи високу швидкість роботи виробничих ліній. YIHUI проектує обладнання для візуального контролю з урахуванням цих принципів, пропонуючи системи, що забезпечують оптимальний баланс між швидкістю та точністю для таких галузей, як машинобудування, електроніка, аерокосмічна промисловість та автомобілебудування. Швидкий інспекційний процес має сенс лише за умови його точності. Якщо ви правильно реалізуєте базові принципи, ваша система візуального контролю зможе впоратися з будь-якими вимогами вашої виробничої лінії.