System wizyjny jako najlepsze rozwiązanie dla zadań pomiarowych 2D
Metoda triangulacji linii laserowej
Ponad 10 lat temu producenci czujników wynaleźli triangulacyjne czujniki laserowe stosowane do pomiaru liniowej odległości pomiędzy celem, a czujnikiem. Ta liniowa odległość może zostać zdefiniowana jako ruch, pozycja, przemieszczenie, dystans itd. Opisywana technika rozwinęła się znacząco w ostatnich 3-5 latach w postaci cyfrowej elektroniki zintegrowanej z mocnym cyfrowym procesorem sygnałowym DSP, co wpłynęło na fakt, że laser stał się mniej wrażliwy na kolor celu, jego powierzchnię, otoczenie zewnętrzne, światło odbite i zmiany temperatury.
Ostatnie laserowe czujniki triangulacyjne z firmy Micro-Epsilon posiadają wbudowany algorytm kompensacji powierzchni w czasie rzeczywistym (RTSC – Real Time Surface Compensation), który pozwala na bardzo dokładny pomiar (przeważnie poniżej 1 mikrona) przy dużych częstotliwościach - 10 kHz lub więcej.
Przez podobną ilość czasu, rynek przyglądał się pojawianiu kamer wizyjnych stosowanych do kontroli poprawności ustawienia etykiet, detekcji błędów powierzchni, a ostatnio do pomiaru specyficznych właściwości elementów, np. średnic otworów, pomiaru szczeliny rowka lub kanału w elementach formowanych maszynowo. Wielu producentów kamer wizyjnych próbowało poszerzyć metodę pomiaru za ich pomocą od wykrywania do metrologii. Jednakże, próbując mierzyć inne czynniki, takie jak wysokość kształt wytłoczonego profilu, ilości produktów w trakcie wytwarzania, pozycjonowanie i prowadzenie robota jest dziś ciągle bardzo trudne lub w ogóle niemożliwe za pomocą pomiaru kamerą wizyjną. Opisywane ograniczenia nie są związane z jakością metody, ponieważ kamery wizyjne mogą miećwysoką rozdzielczość, ale z powodem wynalezienia powyższej metody, która nie została stworzona do zadań metrologicznych.
Metoda lasera triangulacyjnego jest lepsza do pomiaru wysokości progu, określenia profilu wytłoczonych produktów, pozycjonowania i kontroli robota. Jednakże technika ta również posiada swoje ograniczenia, związane z wielkością plamki lasera, która jest bardzo mała,
w związku z czym, potrzebna jest duża ilość czujników. Powoduje to, że jest ona podobnie kompleksowa i droga, tak jak technika wizyjna.
w związku z czym, potrzebna jest duża ilość czujników. Powoduje to, że jest ona podobnie kompleksowa i droga, tak jak technika wizyjna.
Ale na szczęście pojawił się laserowy czujnik triangulacyjny tworzący linię zamiast plamki połączony z kontrolerem, który może dostarczyć wartości odległości na całej linii, dlatego zamiast wymiaru 1D, otrzymujemy 2D. Ograniczeniami pierwszych systemów oraz niektórych funkcjonujących na rynku do dzisiaj, była ich wielkość, posiadanie ruchomych komponentów wewnątrz głowicy czujnika, co wpływało na ich podatność na uszkodzenia. Warto również dodać, że były one stosunkowo drogie.
Nowy system ScanCONTROL firmy Micro-Epsilon jest bardzo daleki od opisywanych ograniczeń.
System posiada solidną, stabilną projekcję linii laserowej bez jakichkolwiek ruchomych elementów. Został przetestowany zgodnie ze standardem ISO, pod względem odporności na uderzenia i wibracje, odpowiednio do 15g i 2g.
Wysokiej jakości element CMOS do tworzenia obrazu w połączeniu z metodą globalnej migawki oraz mocnym DSP pozwala na bardzo szybki pomiar bez zniekształceń obrazu. Ponieważ czujnik bazuje na laserowej metodzie triangulacyjnej, system może naprawdę być wykorzystywany w metrologii i jest absolutnie zgodny z metodą pomiarową. Każdy czujnik jest kalibrowany w Micro-Epsilon idostarczany z możliwym do sprawdzenia certyfikatem kalibracji. Dane są dostarczane z czujnika poprzez wyjście FireWire, które bazuje na protokole FireWire używanym w kamerach wizyjnych, dlatego ich użytkownicy nie powinni mieć problemów z jego obsługą.
Ponadto, ponieważ opisywana technika nie opiera się na metodzie kamer wizyjnych, nie mają miejsca tradycyjne problemy związane z integracją kamer wizyjnych w systemie.
Oświetlenie
ScanCONTROL 2800 pracuje tak jak laserowy czujnik triangulacyjny firmy Micro-Epsilon, który może regulować intensywność światła przy każdym pomiarze, dlatego nie ma potrzeby stosowania filtra uśredniającego. Ponadto nie jest potrzebne żadne oświetleniezewnętrzne lub zintegrowane. Czujnik może pracować na zewnątrz, na pojazdach lub w fabryce, całkowicie nieosłonięty od światła odbitego.
Odległość celu od soczewki kamery
Głębokość pola ScanCONTROL wynosi do 250 mm (oś Z), przy długości linii 150 mm (oś X). Cel mieszczący się w opisanych ramach będzie poprawnie zmierzony. Kamera wizyjna wymaga, aby obiekt mierzony był ustawiany powtarzalnie naprzeciw soczewki. Nawet użycie soczewek telecentrycznych (które zazwyczaj są duże i drogie) , pozwala na bardzo małą tolerancję w pozycjonowaniu celu na osi X i Z.
Szybkość mierzenia
Konwencjonalne systemy kamerowe, a także inne liniowe systemy triangulacyjne, zazwyczaj działają z szybkością maksymalnie 50 klatek / sekundę. ScanCONTROL posiada matrycę CMOS o dużej szybkości i mocny procesor DSP, który pozwala na zwiększenie częstotliwości klatek do 4000 profili na sekundę. Oczywiście nie każda aplikacja wymaga takiej wysokiej częstotliwości, dlatego czujnik może być całkowicie przystosowany
do wymagań klienta. Pomiar z bardzo wysoką częstotliwością pozwala na takie aplikacje jak, szybkie pozycjonowanie robota, pomiar w czasie rzeczywistym wytłoczonych profili, klejonych powierzchni, spawanych profili oraz kalkulację objętościową z wysokim stopniem dokładności.
do wymagań klienta. Pomiar z bardzo wysoką częstotliwością pozwala na takie aplikacje jak, szybkie pozycjonowanie robota, pomiar w czasie rzeczywistym wytłoczonych profili, klejonych powierzchni, spawanych profili oraz kalkulację objętościową z wysokim stopniem dokładności.
Dokładność systemu
System ScanCONTROL 2800 to absolutna metoda pomiarowa, dlatego rozdzielczość określana jest w mikronach, a nie w pikselach lub subpikselach. Dla większości powierzchni celów, rozdzielczość może być tak niska jak 10 mikronów, z błędem liniowości 3σ < 50 mikronów na osi Z.
Rozdzielczość na osi X może być wybrana spośród następujących wartości: 64, 128, 256, 512, 1024 punkty. Poprzez połączenie tego z dostosowywaną długością linii, można otrzymać rozdzielczość optymalną dla klienta.
Aplikacje
Skala potencjalnych aplikacji dla ScanCONTROL jest bardzo duża i jak do teraz zawiera:
- Prowadzenie i pozycjonowane robota – przemysł motoryzacyjny
- Monitorowanie warstw kleju – kontrola integralności, wysokości, szerokości i ilości
- Automatyczne systemy spawalnicze - kontrola integralności, wysokości, szerokości
i ilości spawu - Profil szyn i pomiar wskaźnika próbki – przemysł kolejowy
- 100% kontroli części na linii produkcyjnej - kontrola integralności, wysokości, szerokości i ilości
- Sprawdzanie płaskości i mierzenie błędów powierzchni
- Integracja z CMM dla zwrotnego inżynieryjnego oznaczania powierzchni
Jak zatem widać, ScanCONTROL 2800 to NIE kamera wizyjna, to system, który został zaprojektowany do wykorzystania w aplikacjach, z którymi nie radzą sobie kamery wizyjne.
Mądra funkcjonalność
ScanCONTROL ma zdolność do przetwarzania konkretnych funkcji za pomocą kontrolera, a następnie wysyłania poprzez wyjście prostych wartości analogowych i wyłączników krańcowych. Np. jeżeli w przypadku pomiaru wytłoczonego produktu użytkownik chce zarejestrować tylko szerokość i wysokość produktu i ustawić tolerancję dla tych parametrów, to wszystkie operacje mogą zostać wykonane wewnątrz kontrolera ScanCONTROL, bez potrzeby dodatkowego przetwarzania sygnału za pomocą PLC lub PC.
Wysokość i szerokość może zostać zaprezentowana na prostym wyświetlaczu lub zapamiętana w urządzeniu logującym za pośrednictwem napięcia analogowego, a funkcje graniczne mogą być wyprowadzone poprzez wyjście typu otwarty kolektor, na wskaźnik alarmowy albo bezpiecznik, jeśli okaże się, że produkt jest poza tolerancją.
Pozwala to użytkownikowi na znaczące obniżenie kosztów integracji i uproszczenie procesu instalacji. Urządzenie może zostać skonfigurowane za pomocą oprogramowania firmy Micro-Epsilon, a typowy dla użytkownika program, zostaje zapamiętany w pamięci kontrolera – nawet w przypadku wyłączenia kontrolera lub utraty zasilania, urządzenie uruchomi się ponownie po podłączeniu zasilania, z typowym, skonfigurowanym przez użytkownika programem.
wróć na stronę główną