多光源视觉检测系统控制解决方案

2022-08-06 10:25:12

　　在机器视觉系统中，当需要对多个设备进行精确排序时，通常的解决方案是编写PLC程序来生成必要的信号。然而，PLC成本较高，需要专业知识才能对梯形逻辑进行编程。专用时序控制器可通过易于使用的界面执行相同的高性能逻辑，从而节省大量工程成本。配置大大简化，这种专用控制技术可以创建复杂和创新的成像序列，响应时间远远超过标准PLC的性能。

　　基本时序考虑因素

　　自动化机器视觉在生产线检测解决方案中可通过灵活的触发灯、照明控制器、照相机、接近传感器、开关、编码器和拒绝门来要求机器视觉组件的高速同步和排序。事件必须在规定的延迟和确定性内发生。传送带成像的基本要求是系统检测产品何时位于相机下方，通过触发相机曝光以记录图像，并进行图像处理做出通过/失败决策，剔除不合格的产品。对于元件感应、相机和拒绝门的精确定时，可以通过传送带上编码器的精确延迟来触发。触发器基于延迟确定，如果输送带的移动是均匀的，或者编码器根据输送带的速度输入信号。

　　每次被检材料移动一定距离时，编码器输出定时脉冲。可以在不同时间触发多个摄像机，触发信号的持续时间控制照明时间和相机曝光时间。在时间或输送速度不同的系统中，编码器可实现与传送带速度的精确同步。脉冲方向计数允许输送机停止或甚至倒退(例如清除系统另一部分的堵塞)，同时保持位置以保证正确的拒绝时间。通过将项目同步到最初的“组件当前”传感器，检查通过/失败结果可以同步到拒绝门，以便正确的部件可以被拒绝，即使相机和拒绝门之间有多个部件。

　　多照明光源方案

　　可以从一个触发信号按预定顺序分别触发不同强度和持续时间的多个照明光源。这被称为脉冲爆发模式，它允许在不同的图像中突出显示不同的特征，并允许使用单个相机进行多次检测或测量，而不需要多个相机。这样可以减少机械设计的复杂性、节省成本，减少额外的设备。配置如图1所示，计时图如图2所示。一个触发信号需要多个输出，IP1上的传感器检测产品的存在。在本例中，需要使用四种不同的光源，以40ms的间隔从相机中获取这四幅图像。OP1, OP2, OP3, OP4是分别用来输出触发光源照明，OP5是用来触发相机。OP1到OP4依次脉冲40ms。当每一个光源都被触发时，OP5也被脉冲信号触发相机。这种操作模式的效果可以在图3中看到，图3显示了同一组件的图像，这些图像是使用一个具有三个不同光源的相机连续拍摄的。为条形码优化的图像是使用环形光产生的;表面缺陷图像是使用暗场照明产生的，最后，同轴光被用来检查组件的尺寸。

　　计算成像

　　在计算成像技术中，序列也很重要，在计算成像技术中，使用不同的照明条件获取对象的一系列图像。然后对这些图像进行处理和组合，以产生合成图像，以显示原始图像中看不到的细节。金属加工部件的计算成像的示例涉及由来自不同方向的四个不同光源照明(例如，使用分段的圆顶光)顺序地照射部件。对得到的图像进行处理和组合，以消除可能由不同的表面处理(如铣削、车削、磨削、冲孔或冲压)引起的随机反射的影响，从而可以揭示零件任何表面缺陷。

　　线扫描多成像技术

　　目前所讨论的多光方案的例子涉及到区域扫描相机，但该原理也可以应用于线扫描相机。利用线扫描相机，通过对连续线上不同光源的信息进行捕获，利用图像处理软件提取单个图像，可以在一次扫描中获得一个物体的多个视图。使用两个或更多线光源和单台线扫描相机可实现各种有趣的拓扑结构，获取多重种成像方案。双光系统具有标准线光和暗场光。设置图4所示的系统，奇数行触发光源A，偶数行触发光源B。

　　多光成像

　　在每个步骤上，光源可以打开、关闭或脉冲较短的时间，以减少其有效亮度。结果是个线扫描图像，其中明场和暗场图像交错。这两幅图像可以由一个图像处理包提取出来，得到两幅独立的图像。对于透明产品，例如玻璃，其中一个光源可以用透过玻璃的背光代替。准确的时序控制是必要的，以确保线路同步。如果系统将亮场图像放在偶数行上，而暗场图像放在奇数行上，并且这些行不知何故不能同步，那么暗场图像将出现在偶数行上。这将给图像处理软件带来问题，除非它能够自动检测是哪条线上的图像。

　　这种配置节省了大量成本，而不会损失分辨率，只要光源以足够的电流和足够高的频率驱动。这种技术也可以与三个或更多的光源一起使用。在线扫描相机中增加的线速度使得这比以前更加可行，因为现在可以在不损失运动方向上的分辨率或减慢线速度的情况下完成。例如，一个八光系统可以用于印刷胶片的检查。使用单行扫描相机可以创建四个独立的图像以检查打印质量，识别不同方向的表面缺陷和孔洞。

　　专用时序控制器

　　为了提供复杂排序所需的灵活性，专用时序控制器需要具有多个输入和输出，以允许高速触发并具有良好的连接性。由于以太网消息的定时可以变化，因此控制器将允许远程PC精确地控制本地数字信号。通过互联网浏览器或第三方软件访问控制器，可以使用提供的软件快速轻松地进行配置。