Syst m VisionLab - nebojte sa strojov ho videnia Kontrola kvality, automatick in pekcia v robkov alebo meranie pomocou kamier st le nie je bežnou s časťou aplik cii v priemyselnej automatiz cii a zachov va si n dych určitej v nimočnosti. Rie eniam, ktor použ vaj samostatn syst my strojov ho videnia, často zodpoved aj cena dan tak mto rie en m. Aj poč tač v lohe samostatnej riadiacej jednotky alebo ako rozhranie človek - stroj bol svojho času exkluz vny a dnes je bežnou s časťou priemyselnej automatiz cie. Syst my, ktor nahradia do určitej miery ľudsk oko, s st le viac a viac vyžadovan z kazn kmi z oblasti priemyslu. Pom cť tomuto trendu chce aj syst m VisionLab, ktor pracuje ako roz renie syst mu pre r chly v voj priemyseln ch aplik cii re lneho času Control Web. Autorom syst mu VisionLab, tak ako aj Control Web s Moravsk Př stroje, a.s. Zl n. Spoločnosť MII Slovakia je distrib torom v etk ch produktov Moravsk ch př strojov pre Slovensk republiku. VisionLab a Control Web. Integr cia VisionLab so syst mom Control Web, iroko použ van m pre v voj vizualizačn ch aplik cii technologick ch procesov, riadenie v re lnom čase atď., prin a veľk množstvo v hod. Funkčnosť syst mu Control Web je veľmi rozsiahla a obsahuje rozhrania na komunik ciu s veľk m počtom vstupno/v stupn ch jednotiek, priemyseln ch automatov a komunikačn ch kariet. Rozhranie ovl dačov pre Control Web je dobre zdokumentovan a voľne pr stupn pre firmy implementuj ce ovl dače svojich zariaden . Vďaka podpore tandardn ch protokolov (napr. OPC) a de-facto tandardov (napr. Modbus) dok že Control Web komunikovať aj so zariadeniami, pre ktor nat vny ovl dač nie je k dispoz cii. Aplik cie v prostred Control Web vytv raj rozhranie človek/stroj, archivuj procesn d ta a zobrazuj ich hist riu, str žia medzn hodnoty sledovan ch velič n a upozorňuj obsluhu na ich prekročenie. Prostredn ctvom SQL m žu aplik cie pristupovať k firemn m datab zam. Control Web dovoľuje veľmi jednoduch tvorbu distribuovan ch client-server aj peer-to-peer aplik ci . S časťou syst mu je aj HTTP server na pr stup k aplik ci m prostredn ctvom WWW prehliadačov. Aplik cia strojov ho videnia vytvoren v prostred VisionLab zabudovan do syst mu Control Web m že v etky tieto vlastnosti využ vať. Anal za obrazu v prostred VisionLab VisionLab je prostredie, ktor aplik cii dod schopnosť obraz analyzovať a skutočne mu porozumieť , t.j. z skať z neho potrebn inform ciu. Obraz, ktor spracov va sa samozrejme z skava z kamery a m žete k nemu pripojiť kamery DataCam, ktor ch v robcom s taktiež Moravsk př stroje alebo ľubovoľn kameru s rozhran m WDM čo s aj webov kamery, alebo kamery vo Va ich notebookoch. Množstvo a druh z skavan ch inform cii veľmi z vis na cieľovej aplik cii. Napr klad aplik cia m že merať rozmery v robkov, alebo kontrolovať pr tomnosť či nepr tomnosť čast v robkov. M že detekovať tvary a farby, zisťovať pr tomnosť otvorov, poč tať sn man elementy a triediť ich do kateg ri , č tať čiarov alebo maticov k dy či texty na t tkoch, rozpozn vať evidenčn č sla vozidiel a pod. Možnost je neprebern množstvo a nedaj sa ani približne vypoč tať. Vlastn anal za obrazov prebieha v jednotliv ch krokoch. Kroky sa l ia funkčnosťou a tiež typom a počtom vstupn ch a v stupn ch parametrov. Pr ve jednotliv kroky pre spracovanie obrazu tvoria jadro syst mu VisionLab. Tvorca aplik cie kroky vyber z palety pon kan ch krokov a zostavuje ich do sekvencie podľa potrieb aplik cie. Počet krokov ktor s k dispoz cii pre v voj ra syst mu strojov ho videnia sa bl ži k č slu 200. Kroky s rozdelen do hierarchick ch skup n a s medzi nimi kroky od jednoduch ch oper cii s d tov mi objektmi až po č tanie čiarov ch k dov, p sma atď. Obr. 1: Hierarchick trukt ra krokov syst mu VisionLab Schopnosť reťaziť kroky spracovania obrazu je dan v etk m virtu lnym pr strojom typu kamera v syst me Control Web. Každ virtu lny pr stroj m vlastn sekvenciu krokov a pracuje plne nez visle na in ch in tanci ch pr strojov kamera. Každ in tancia virtu lneho pr stroja m že, ale nemus byť spojen s konkr tnou kamerou pripojenou k poč taču. V r mci každej in tancie virtu lneho pr stroja je vytvoren množina d tov ch objektov syst mu VisionLab. Tieto d tov objekty uchov vaj stav pri každom prechode sekvencie krokov. D tov objekty s jednoznačne identifikovan svoj m n zvom a m žu byť r znych typov, počn c z kladn mi typmi na uchovanie č seln ch, logick ch a textov ch hodn t, cez typy uchov vaj ce body, priamky, obdĺžniky a prstence, až po typ reprezentuj ci cel obraz. A samozrejme m žete tieto d tov objekty syst mu VisionLab mapovať s premenn mi syst mu Control Web. Mapovať dok žete v sledky celej sekvencie spracovania obrazu a aj vstupn a v stupn d tov objekty jednotliv ch krokov. VisionLab aplik ci m prin a: ľahk integr ciu digit lnych obrazov a vizu lnu kontrolu v aplik ci ch priemyselnej automatiz cie veľk v ber v konn ch a technicky vyspel ch krokov pre pr cu s obrazom intuit vnu edit ciu postupnosti krokov strojoveacute;ho videnia podporu plne paraleln ho spracovania na viacer ch jadr ch a procesoroch podporu mas vneho paraleln ho spracovania obrazu grafick m procesorom pokročil pravy obrazu vykon van grafick m procesorom prenos obrazov ch d t v poč tačovej sieti archiv ciu obrazov ch d t v podobe sn mok a videos borov otvoren rozhranie na doplňovanie krokov strojov ho videnia zdieľanie d t s aplik ciami syst mu Control Web jednoduch integr ciu aplik cii strojov ho videnia a vizu lnej kontroly do v č ch informačn ch a riadiacich syst mov plug and play in tal ciu ovl dačov kamier DataCam možnosť použ vať kamery s in talovan mi WDM ovl dačmi teda aj bežn webov kamery a kamery, ktor s s časťou notebookov. Niekoľko pr kladov spe n ho nasadenia syst mu VisionLab VisionLab je na trhu od roku 2009. Od tej doby pre iel niekoľk mi v vojov mi krokmi a samozrejme je nasaden v priemyselnej automatiz cii vo veľkom počte syst mov. V tomto čl nku spomenieme aspoň dva pr klady nasadenia syst mu VisionLab v praxi. V uveden ch pr kladoch hr podstatn lohu kvalita obrazu z skavan z kamier. V etky uveden lohy boli rie en kamerami DataCam a osvetľovac mi jednotkami DataLight, ktor ch v robcom s Moravsk př stroje. Ak by sa použili priemyseln kamery s obvyklou kvalitou obrazu, tieto lohy by boli asi nerealizovateľn . Syst m vizu lnej in pekcie teplotn ch sn mačov na automatickej v robnej linke V zadan je vyžadovan vysok presnosť merania geometrick ch rozmerov a pritom kamera, ktor nesmie prek žať rotuj cemu karuselu, mus byť umiestnen vo v č ej vzdialenosti od kontrolovan ho senzora, ktor m veľmi mal rozmery. Vzhľadom na nutnosť nenaru iť manipulačn priestor v automate, ktor m je dan vzdialenosť kamery od kontrolovan ho senzora nedal sa použiť telecentrick objekt v. Probl m vzdialenosti a presnej projekcie obrazu bez perspekt vneho skreslenia bol vyrie en použit m objekt vu s dlhou oh niskovou vzdialenosťou. Zvolen objekt v je kon truovan pre veľk obrazov senzory, a tak využit m iba stredu obrazo v ho poľa sa dosiahla vynikaj ca kvalita obrazu bez skreslenia geometrie a jasu a prakticky i bez farebn ch v d. Dlh ohnisko objekt vu m ale tiež jednu ne v hodu - v robn automat obsahuje množstvo elektromechanick ch, pneumatick ch a hydraulick ch akčn ch členov, ktor pri svojej činnosti sp sobuj vibr cie a mecha nick r zy. Preto je nutn nejako vyrie iť chvenie obrazu a stabilitu jeho poz cie. Tento probl m je činne vyrie en kombin ciou pou žit ch z bleskov ch osvetľovac ch jednotiek DataLight a programov m o etren m stability obrazu v prostred VisionLab. Obr. 2: Umiestnenie kamery na stroji, tak aby neprek žala žiadnemu mechanizmu automatu Na presn meranie rozmerov s čiastok s využit m zadn ho svetla sa obvykle použ vaj čiernobiele kamery s vysok m rozl en m. V tejto lohe je potrebn nielen presne merať rozmery senzora, ale navy e aj č tať a detekovať farebn potlač senzorov. Aby bola cel loha rie iteľn len s jednou kamerou, bolo nutn použiť kameru farebn . T to jedin farebn kamera sn ma sekvenčn sn mky siluety senzora v zad nom svetle a na z ver sn mok s predn m bielym osvetlen m na detekciu farebn ho označenia. Synchroniz cia jednotliv ch z bleskov ch osvetľovačov je rie en d tov m prepojen m s kamerou. Z bleskov osvetlenie je tak intenz vne, že nie je nutn žiadne zakr vanie stroja pred okolit m svetlom a to aj napriek tomu, že použit kamera je citliv na cel spektrum viditeľn ho svetla. Činnosť osvetľovac ch jednotiek pritom nie je v okol stroja nijako ru iv ani pre obsluhu obťažuj ca. Obr. 3: Umiestnenie osvetľovac ch jednotiek na automate K vysokej kvalite zobrazenia siluety a k presn mu meraniu rozmerov prispieva aj schopnosť kamerov ch komponent syst mu Control Web vykon vať viacprechodov adapt vnu interpol ciu farebnej mozaiky v grafickom procesore a v re lnom čase. Syst m strojov ho videnia zabezpečuje stopercentn kontrolu vyr ban ch senzorov a včas zachyt mimotolerančn kusy. Optick detekcia kvality kontinu lnej v roby plastov ch dosiek Kamerov in pekčn syst m umiestnen na valcovacej stolici prin a niekoľko technick ch zauj mavosti, ktor m žu byť in pir ciou pre technikov z odboru strojov ho videnia. M me tu lohu, kde pomocou kamier mus me kontrolovať cel plochu plastovej dosky, ktor op ťa stroj. Doska m že mať niekoľko typov z vad ale najkritickej ie s zvlnenie povrchu a zrnk nečist t vo vn tri materi lu. Tieto z vady nesm prejsť bez presnej identifik cie miesta a vyznačenia probl mov ch miest na okrajoch dosky. Pritom je nutn rozpoznať zvlnenie veľkosti jednotiek mikrometrov a nečistoty veľk desatiny milimetra. Už z tohto zadania s zrejme požiadavky, s ktor mi sa mus sys t m vizu lnej in pekcie vyrovnať. Predov etk m potrebujeme z skavať vysoko kvalitn a stabiln obraz s vysok m rozl en m a bez akejkoľvek stratovej kompresie obrazu. 1) Požiadavku na najvy iu kvalitu obrazu n m splňuj monochromatick RAW d ta ka mery DataCam s rozl en m 1600x1200 pixlov a so estn sťbitovou digitaliz ciou. 2) Plastov doska op ťaj ca stroj stroj maacute; rku 120 mm a pohybuje sa r chlosťou cca 6 m/min. Aby sme pokryli cel plochu dosky, s použit 4 kamery vedľa seba a ich obraz sa mierne prekr va. Obr. 4: 4 kamery sn maj cel rku dosky 3) Sn man materi l sa nepretržite pohy buje. Mus me teda pracovať s veľmi kr tkymi expozičn mi časmi. T to požiadavka kladie vysok n roky na intenzitu osvetlenia. peci lne na t to z kazku bola skon truovan osvetľovacia li ta osaden vysokov konn mi LED s bielym svetlom. Osvetlenie je dostatočne intenz vne a pritom prakticky nezvy uje tepeln z ťaž kontrolovan ho plastov ho materi lu. 4) Surov d ta, ktor kamery poskytuj predstavuj značn z ťaž aj pre tak v konn komunikačn syst m, ak m je USB zbernica. Pripojenie je navrhnut tak, aby každ kamera bola pripojen na samostatn koreňov hub na z kladnej doske. Objem surov ch d t z kamier predstavuje niekoľko desiatok MB za sekundu a to je nad možnosťami jedn ho USB portu. Pripojenie kamery na samostatn port je pre plynulosť behu aplik cie podstatnou požiadavkou. 5) Poč tač si mus poradiť nielen s mo hutn m tokom d t, ale je nutn v etky obrazov d ta spracovať v re lnom čase, ktor zodpoved produkčn mu tempu stroja. Kroky syst mu strojov ho videnia VisionLab umožňuj rozdeľovať v počty medzi viacero jadier CPU. Preto je poč tač osaden v konn m esťjadrov m pro cesorom. Poč tač zvl da v etky v počty Fourierov ch transform cii a v č počet jadier je tiež pr nosom pre plynulosť d tov ho toku cez USB. 6) Syst m dok že detekovať zrnka nečist t, ktor s men ie, ako je obrazov bod kamery. Aby toto bolo možn , mus sa obraz spracov vať pomocou v počtovo n ročn ch filtrov. Pre tento čel je poč tač vybaven grafick m adapt rom s grafick m procesorom nVidia, kde sa obraz spracov va paralelne - GPU GF590GTX obsahuje 1024 jadier a d tov tok obrazov ch d t m že dosiahnuť až 327 GB/sec. Syst m obsahuje niekoľko krokov, ktor v kon s časn ch grafick ch procesorov dok žu využiť. V aplik ci ch, kde je z ťaž GPU vysok , sa t to skutočnosť takmer neprejavuje ani na zaťaženosti CPU, ani na odozv ch poč tače na povely obsluhy. Obr 5: Obrazovka s v sledkami merania Z ver Syst my strojov ho videnia na rozdiel od klasick ch automatizačn ch loh vyžaduj veľk pozornosť pri pr prave a n vrhu syst mu, v beru použit ch zariaden a pos denie realizovateľnosti projektu. Je to dan t m, že vždy pracujeme s obrazom, kde sa m žu meniť sveteln podmienky a t m p dom aj kvalita z skan ho obrazu. Anal za z skan ho obrazu z kamery na prv pohľad trivi lne rie iteľn človekom nemus byť až tak jednoduch pre poč tačov rie enie, preto je f za pos denia rie iteľnosti a n vrhu syst mov ch prostriedkov rozhoduj ca pre dosiahnutie pl novan ho cieľa. Na druhej strane spe ne realizovan aplik cie so syst mom VisionLab ukazuj , že aj na prv pohľad nerealizovateľn lohy sa daj zvl dnuť, a preto nebojte sa syst mov strojov ho videnia, len venujte dostatočn pozornosť n vrhu syst mu a poraďte sa s odborn kmi, ktor maj sk senosti s aplik ciami v tejto oblasti.
Volba vhodn ho objekt vu a kamery je kľ čov m rozhodnut m pri n vrhu syst mu strojov ho videnia. Aby sme V m toto rozhodnutie uľahčili, pripravili sme pre V s jednoduch ch sprievodcov, ktor V m pom žu s v počtom z kladn ch parametrov cel ho syst mu. Z k
prejsť na článokS ria UNO-3000 s vysokov konn bezventil torov PC so asi ktor pon kaj maxim lnu flexibilitu pre aplik cie v priemyselnej automatiz cii. Ide lne pre peci lne aplik cie a aplik cie strojov ho videnia "Hot-swap" dizajn pre dva disky pon ka vylep en
prejsť na článokVďaka vn troočnej tekutine, ktor neust le do oč pritek a z roveň aj odtek na e oči funguj a maj spr vny tvar. Zdrav oko si spr vnym pomerom pr toku a odtoku tekutiny udržiava vn troočn tlak na bezpečn ch rovniach. Probl my nast vaj , ak sa cirk
prejsť na článokVytvoriť si individuálny módny štýl býva náročné. V súčasnosti už neplatí, že dôležité je dodržiavanie určitých módnych pravidiel, ale naopak, čím štýlovejší a originálnejší ste, tým lepšie. Stavte napríklad na výrazný a predovšetkým štýlový prvok v podob
prejsť na článokSyst m VisionLab v n ročn ch aplik ci ch strojov ho videnia Tvorba aplik ci strojov ho videnia patr v oblasti priemyselnej automatiz cie medzi zložit a n ročn činnosti. Tento odbor sa st le a veľmi r chlo vyv ja. Pomaly si zvyk me, že poč tače m žu v
prejsť na článok