Rozpoznawanie wzrokowe kamer przemysłowych: dogłębne omówienie zasad inspekcji

Kamery przemysłowe są oczami wizji maszynowej, a zrozumienie ich podstawowych zasad jest kluczem do optymalizacji wydajności. W tym artykule omówione zostaną podstawowe technologie stojące za wizją kamer przemysłowych, pomagając inżynierom i entuzjastom zrozumieć ich działanie i dostroić systemy do osiągnięcia sukcesu.

1. Podstawowe komponenty kamery przemysłowej

Zanim przejdziemy do zasad działania, poznajmy najważniejsze elementy składowe:

System optyczny: Obiektyw to serce zbierające światło. Wybór obiektywu dopasowanego do wymagań aplikacji – takich jak kąt widzenia, głębia ostrości czy rozdzielczość – jest kluczowa. Na przykład kamera 5 megapikselowa wymaga obiektywu, który potrafi oddać szczegóły zgodne z rozmiarem piksela.

Czujnik: Czujnik CMOS lub CCD przekształca światło w sygnały elektryczne. Podstawowe wskaźniki dołącz Sprawność kwantowa (QE) , która w idealnym przypadku powinna wynosić powyżej 60% dla optymalnej konwersji światła, oraz Zakres dynamiczny , która powinna przekraczać 70 dB, aby móc obsłużyć szeroki zakres natężenia światła.

Procesor obrazu: Ten komponent odpowiada za zadania takie jak Interpolacja Bayera , redukcja hałasu , oraz korekta koloru , przy użyciu algorytmów takich jak macierz 3x3 do równoważenia poziomów białego.

2. Podstawowe zasady widzenia przemysłowego kamer

Po wykonaniu obrazu, w grę wchodzą zaawansowane zasady, które pozwalają na ekstrakcję istotnych danych:

Ekstrakcja cech: Algorytmy takie jak operator Canny dla wykrywanie krawędzi lub Znormalizowana korelacja krzyżowa (NCC) do dopasowania wzorców służą do lokalizowania konkretnych obiektów z precyzją subpikselową, osiągając często dokładność 0,1 px.

Korekcja zniekształceń: Aby zagwarantować dokładność pomiarów, zniekształcenia są korygowane za pomocą metod kalibracji. Oblicza się wtedy współczynniki zniekształceń radialnych i stycznych (k1,k2,p1,p2), aby utrzymać błąd pomiarowy w granicach ±0,05 mm.

Kompensacja ruchu: W przypadku poruszających się obiektów istotne jest zapobieganie rozmyciu. Osiąga się to poprzez dobór czasu ekspozycji w zależności od prędkości obiektu (np. czas ekspozycji ≤500 μs dla obiektu poruszającego się z prędkością 1 m/s) oraz stosowanie migawki globalnej.

3. Zastosowania praktyczne przemysłowych systemów kamerowych

Zasady te znajdują zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu:

Pomiar wymiarowy: Dzięki kalibracji pikseli do rzeczywistej skali (np. 1px = 0,02 mm), te systemy mogą wykonywać bardzo dokładne pomiary z powtarzalnością ±1 μm.

Wykrywanie wad: Korzystając z modeli uczenia głębokiego, takich jak ResNet18 , kamery przemysłowe mogą klasyfikować zadrapania na powierzchni i inne wady z dokładnością przekraczającą 99,5%.

Sterowanie robotami: Dzięki kalibracji wielopunktowej, systemy te mogą wspomagać roboty, przekształcając współrzędne kamery na układ współrzędnych robota z minimalnym błędem, często mniejszym niż 0,1°.