Systém průmyslového vidění pro detekci škrábanců na průhledných skleněných lahvích

Při výrobě průhledných skleněných lahví je zajištění kvality produktu nanejvýš důležité. Poškrábání skleněných lahví může nejen ovlivnit jejich estetický vzhled, ale také potenciálně ohrozit jejich strukturální integritu a použitelnost. Tradiční manuální metody kontroly jsou časově náročné, pracné a náchylné k lidským chybám. V důsledku toho se systémy strojového vidění ukázaly jako spolehlivá a efektivní alternativa pro detekci poškrábání skleněných lahví.

Produkty použité ve systému strojového vidění

Systémy osvětlení

Správné osvětlení je klíčové pro zvýšení viditelnosti poškrábání na skleněných lahvích. V závislosti na vlastnostech skleněných lahví a typu poškrábání, které má být detekováno, lze použít různé techniky osvětlení.

Podsvícení je běžně používanou metodou. Za skleněnou lahví je umístěn jasný a rovnoměrný zdroj podsvícení, například LED panel. Když světlo prochází průhledným sklem, škráb, který představuje narušení hladkého povrchu, světlo zablokuje nebo rozptýlí. Díky tomu škráb vypadá jako tmavá čára nebo oblast na jasném pozadí, čímž je velmi dobře rozpoznatelný. Tato technika je obzvláště účinná pro detekci škrábů, které pronikají sklem nebo jsou poměrně hluboké, protože vytvářejí zřetelnější překážku průchodu světla.

Boční osvětlení je další účinnou metodou, zejména pro detekci mělkých škrábů na povrchu skleněné lahve. Umístíme-li světelný zdroj pod úhlem ke straně lahve, světlo dopadne na povrch a mělké škráby vrhají stíny. Tyto stíny zvyšují kontrast mezi škrábem a okolní hladkou plochou, díky čemuž se i drobné škráby stanou pro kameru viditelnými. Úhel bočního osvětlení je klíčový; příliš strmý úhel může způsobit nadměrný lesk, zatímco příliš mělký úhel nemusí vytvořit dostatečně výrazné stíny.

Kruhová světla, která poskytují 360stupňové osvětlení kolem objektivu, jsou rovněž široce využívána. Vyzařují světlo rovnoměrně kolem zorného pole kamery, čímž zajistí rovnoměrné osvětlení celého povrchu skleněné lahve. To pomáhá předejít nepravidelnému osvětlení, které by mohlo zamaskovat škrábance v tmavších oblastech. Kruhová světla jsou výhodná pro detekci škrábanců na zakřivených plochách skleněných lahví, protože mohou sledovat konturu lahve a poskytovat konzistentní osvětlení na různých částech povrchu.

Polarizované osvětlení se používá k řešení problémů souvisejících s oslněním a odrazy. Sklo je velmi odrazivé a běžné osvětlení může způsobovat nežádoucí odrazy, které zakrývají škrábance. Polarizované světlo, v kombinaci s polarizačními filtry na objektivu kamery, může tyto odrazy snížit nebo úplně odstranit. Polarizované světelné vlny kmitají v určitém směru a filtr na kameře propouští pouze světelné vlny kmitající v tomto směru, čímž filtruje rozptýlené a odražené světlo a činí škrábance lépe viditelnými.

Problémy vznikající během procesu detekce

Odraz a lom světla

Jednou z hlavních výzev při detekci škrábanců na průhledných skleněných lahvích je odraz a lom světla. Sklo je vysoce odrazivý a lomivý materiál. Když světlo dopadne na povrch skleněné lahve, může se odrazit do různých směrů, čímž vzniká oslnění a zrcadlové odlesky, které mohou zakrýt viditelnost škrábanců. Navíc může být světlo prchající sklem lomeno, což způsobuje zkreslení vzhledu škrábanců. Tento problém se ještě zhoršuje při použití určitých osvětlovacích sestav. Například, pokud není úhel osvětlení optimální, může být odražené světlo od hladkého povrchu skleněné lahve mnohem silnější než světlo rozptýlené škrábanci, čímž je pro kameru ztěženo zachycení jasných obrázků škrábanců.

Proměnlivost povrchu skleněných lahví a vlastností škrábanců

Skleněné lahve mohou mít širokou škálu povrchových vlastností, včetně hladkosti, struktury a barvy. Některé skleněné lahve mohou mít reliéfní vzory nebo štítky, které mohou zkomplikovat proces detekce škrábanců. Kromě toho se mohou škrábance lišit ve velikosti, tvaru, hloubce a orientaci. Malé a mělké škrábance mohou být snadno přehlédnuty, zejména pokud se nacházejí v oblastech s komplexními povrchovými znaky. Hluboké škrábance mohou mít jiné optické vlastnosti než mělké škrábance, a proto mohou vyžadovat různé techniky osvětlení pro přesnou detekci. Navíc může orientace škrábanců ovlivnit způsob, jakým interagují se světlem, a způsob, jakým jsou zachyceny kamerou. Škrábance rovnoběžné se směrem osvětlení mohou být méně viditelné než ty, které jsou k němu kolmé.

Analýza obtížnosti

Nastavení a optimalizace osvětlení

Dosáhnutí optimálního nastavení osvětlení je významnou obtíží. S ohledem na dostupnost různých typů osvětlení je náročné určit, který typ nebo kombinace osvětlení bude nejvhodnější pro konkrétní typ skleněné lahve a její poškrábání. Vyžaduje to rozsáhlé testování a úpravy. Například, lahvička s vysokým zakřivením povrchu může vyžadovat kombinaci kruhového a bočního osvětlení, aby byly všechny oblasti správně osvětleny, zatímco lahvička s hladkým, rovným povrchem může být vhodně osvětlena zezadu. Kromě toho musí být intenzita světla přesně kontrolována. Příliš silné osvětlení může způsobit přeexponování a vygumování detailů poškrábání, zatímco nedostatečné osvětlení může způsobit, že bude poškrábání nerozeznatelné na pozadí.

Závěr

Systémy průmyslového vidění nabízejí nadějnou metodu pro detekci škrábanců na průhledných skleněných lahvích, přičemž klíčovou roli v tomto procesu hraje osvětlovací systém. Použitím vhodných osvětlovacích technik, jako jsou zadní osvětlení, boční osvětlení, kruhové světlomety a polarizované osvětlení, mohou tyto systémy zvýšit viditelnost škrábanců a zlepšit kontrolu kvality výroby skleněných lahví. Detekční proces však není bez výzev – mezi ně patří problémy související s odrazem a lomem světla, variabilita vlastností skleněných lahví a škrábanců, a složité výrobní prostředí. K překonání těchto výzev je zapotřebí důkladné nastavení a optimalizace osvětlení, kalibrace a integrace systému, a jeho údržba. S dalším technologickým pokrokem lze očekávat další vylepšení osvětlovacích systémů a jejich integraci do systémů průmyslového vidění pro detekci škrábanců na skleněných lahvích, čímž se dosáhne efektivnější a přesnější kontroly kvality ve sklenářském průmyslu.