Machine Vision Guide

<<< Back to Vision

เซนเซอร์ตรวจจับด้วยภาพ

         เซนเซอร์ตรวจจับด้วยภาพ คือ ภาพที่เกี่ยวกับอิเล็กโทรนิกส์ ประยุกต์ใช้กับการผลิตเพื่อควบคุมกระบวนการการททำงาน กระบวนการผลิต เครื่องจักร หุ่นยนต์ หรือ คุฯภาพการควบคุมเป็นการประยุกต์ใช่ในโรงงาน การมองเห็นถูกประกอบด้วยอุปกรณ์สองส่วน อุปกรณ์ด้านฮาร์ดแวร์(กล้อง, ตัวคอนโทรลเลอร์, ไฟแสดงผล) และอุปกรณ์ซอฟแวร์ (หน่วยควบคุม, กระบวนการเกี่ยวกับการตรวจจับภาพ)

การตรวจสอบ

         “การตรวจสอบด้วยภาพ” กล่าวถึงกระบวนการของการได้มาซึ่งภาพ การวิเคราะห์บนภาพพื้นฐาน โดยกำหนดตัวแปลต่างๆ และรายงายผล การจับภาพของกล้องดิจิตัล และ ซอฟแวร์ของเซนเซอร์วิเคราะห์ภาพใช้ประโยชน์จากเครื่องมือที่เกี่ยวกับภาพเพื่อตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์ผ่านหรือไม่

         เครื่องมือเกี่ยวกับการตรวจจับภาพเป็นกระบวนการทางซอฟแวร์เพื่อวิเคราะห์ภาพ โดยที่เซนเซอร์ตรวจจับด้วยภาพแต่ละตัวจะมีการติดตั้งเครื่องมือที่ใช้ในการหาลักษณะพิเศษในรูปภาพเพื่อที่จะตัดสินใจว่าวัตถุที่ตรวจจับผ่านหรือไม่

กระบวนการ

การตรวจสอบด้วยภาพ มี 3 ขั้นตอน คือ

1. ตัวเซนเซอร์จะได้มาซึ่งรูภาพของส่วนประกอบที่ต้องการตรวจจับ
2. หน่วยประมวลผลวิเคราะห์รูปภาพ
3. หน่วยประมวลผลตัดสินใจว่าให้ผ่านหรือไม่ผ่านการตรวจสอบขึ้นอยู่กับการกำหนดลักษณะส่วนประกอบที่ต้องการตรวจจับ และรายงานผลไปยังรายการผลิต ส่วนปรกอบก็จะเข้าสู่กระบวนการผลิตหรือถูกส่งกลับหรือเอาออกไป

ส่วนประกอบ

1. แหล่งกำเนิดแสง : แหล่งกำเนิดแสงเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบการตรวจจับด้วยภาพ ความสว่างมีผลต่อเครื่องมือมากที่สุดสำหรับการทำให้เกิดความแตกต่างเพื่อนำไปขยายให้เห็นถึงลักษณะที่น่าสนใจ ในขณะที่ลดขนาดของลักษณะอื่นๆในส่วนประกอบไป การเลือกแหล่งกำเนิดแสงที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับรูปร่าง, องค์ประกอบพื้นผิว, สีและความขุ่น ทึบ ของส่วนประกอบ
2. เลนส์ : เลนส์รวมแสงไปยังจอภาพของเซนเซอร์ การตัดสินใจหลักสำหรับการเลือกเลนส์คือความยาวของจุดโฟกัส, ขอบเขตของมุมมองและการกำหนดระยะทำงาน ขอบเขตของมุมมองคือพื้นที่ของภาพที่ต้องการตรวจจับ ระยะทำงานคือระยะทางระหว่างหลังเลนส์และวัตถุเป้าหมาย
3. เซนเซอร์: เซนเซอร์ประกอบด้วยจอภาพ, หน่วยประมวลผล และ อินพุต เอาท์พุต

• จอภาพมีอาร์เรย์ของเซลล์รับรู้แสงน้อยมากที่จะเปลี่ยนเป้าหมายให้เป็นรูปภาพได้
• การวิเคราะห์รูปภาพของหน่วยประมวลผลและทำการกำหนดเกี่ยวกับรูปภาพขึ้นอยู่กับหลักเกณฑ์การกำหนดของผู้ใช้
• เซนเซอร์จะส่งผลการตรวจสอบผ่าน I/O ตัวอย่าง เช่น สัญญาณแบบไม่ต่อเนื่อง หรือ อีเทอร์เนต

Vision Tools

         Vision tools คือ ซอฟแวร์เชิงตรรกะที่สามารถใช้ในการวิเคราะห์ภาพเซนเซอร์แบบจับภาพใช้กลุ่มเครื่องมือในการสร้างกระบวนการตรวจสอบ โดยสามารถเลือกใช้เพียงหนึ่งหรือหลายเครื่องมือก็ได้ ซึ่งผู้ใช้สามารถแยกและนำเอาจุดเด่นของรูปภาพมาหาได้ว่าเป็นภาพที่ต้องการหรือไม่ การตรวจสอบหลายๆอย่างสามารถทำได้โดย vision tool ที่แตกต่างกันด้วยภาพเพียงภาพเดียว

 

 

Location

Tools : เครื่องมือที่ช่วยในการย้ายภาพและหมุนภาพ

GEO Find : เครื่องมือที่ใช้ในการแปลงภาพและหมุนภาพซึ่งสามารถหมุนได้ถึง 360 องศา โดยการตรวจสอบความสัมพันธ์ของรูปแบบ

Locate: เครื่องมือที่ใช้ในการแปลงภาพและหมุนภาพโดยการตรวจจับความสัมพันธ์ของขอบ

Pattern Find: เครื่องมือที่ใช้ในการแปลงภาพและหมุนภาพโดยการตรวจจับความสัมพันธ์ของรูปแบบ

Average Color : การทดสอบหรือการให้ข้อมูลค่าความคมชัดสีให้ความรู้สึกถึงการเลือกพื้นที่

Color Blob: การกำหนดสถานะ, การเชื่อมต่อ, ขนาดและตำแหน่งในการเลือกลักษณะเฉพาะด้วยสีที่มากกว่า 1 สี

Color Match : ตรวจให้ความสว่างและความเข้มของแสงเหมาะสมกัน

Average Gray Scale: การกำหนดค่าสเกลความเป็นสีเทาของพื้นที่

Bar Code: Finds, decodes and grades 2D and 1D linear bar codes

Bead Tool: Monitors a track of material for width, consistency and location

Blob Detect: การกำหนดสถานะ, การเชื่อมต่อ, ขนาดและตำแหน่ง ของการเลือกลักษณะเฉพาะ

Edge: การกำหนดสถานะ, จำนวน, การแบ่งหมวดหมู่ และตำแหน่งของมุม

GEO Count:: การตรวจสอบสถานะ และตำแหน่งของรูปแบบเป้าหมายในทิศทางต่าง

Object : การกำหนดสถานะ, จำนาน, การแบ่งหมวดหมู่, ขนาดและตำแหน่งของวัตถุ

OCR/OCV: การอ่านและการค้นหาลักษณะที่สามารถมองเห็นได้

Pattern Count: การกำหนดสถานะ, จำนวน และตำแหน่งของรูปแบบ

Circle Detect: การกำหนดรัศมี, จุกศูนย์กลางและลักษณะอื่นขอลวงกลมหรือของส่วนโค้ง

Line Detect: การกำหนดความยาว, จุดสิ้นสุด และลักษณะอื่นๆของส่วนที่เป็นเส้น

Analysis

Tools measure and evaluate the results of the vision tools.

Communication: ส่งรูปภาพหรือผลของการเลือกตำแหน่ง, การมองเห็นและการวิเคราะห์ บนเครื่องมืออีเทอร์เนตหรือ RS-232

Math: ตามรูปแบบเลขาคณิตประยุกต์กับการหาค่าเอาท์พุตหรือค่าคงที่

Measure: การวัดระยะทางและมุมระหว่างจุด 2 จุดที่กำหนด, เส้นหรือส่วนโค้ง

Test: ผลการประเมิน ของเครื่องมือที่ใช้ในการมองและวิเคราะห์เพื่อกำหนดว่าการตรวจสอบผ่านหรือไม่

String: การเปรียบเทียบตัวอักษรเพื่อแสดงค่าและการดำเนินการค้าหาอักษรย่อยบนค่าคงที่ของตัวอักษรและเครื่องมือที่ใช้ในการสร้างผลลัพธ์ของตัวอักษร


Image Quality

กล้องที่มีคุณภาพสูงในการจับภาพทำให้มั่นใจได้ถึงข้อมูลที่มีความถูกต้องมากที่สุดหลังการวิเคราะห์ เพื่อคุณภาพของรูปภาพให้เลือกใช้เลนส์ตามนี้

–         ขยายลักษณะที่ต้องการได้เพื่อการเพิ่มขอบเขตของในการมอง

–         การจับภาพต้องการขอบเขตในการมองที่ปราศจากการบิดเบือนของรูภาพ

–         ขอบเขตในการมองที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับระยะทาง

–         เน้นฉากพื้นหลังทั้งหมดของการตรวจสอบ

Vision Lighting

        การตรวจจับภาพด้วยเซ็นเซอร์  vision คุณภาพของการตรวจสอบขึ้นอยู่กับความคมชัดของภาพ แสงที่ใช้เฉพาะงานสามารถรับประกันในเรื่องของค่าที่คงที่ ในสภาวะแสงที่เหมาะสมสามารถสร้างภาพที่มีความคมชัดสูงได้

ปัจจัยที่มีผลต่อการพิจารณาเพื่อเลือกแสงไฟ

1. รูปทรงของแสง

2. เทคนิคการติดตั้ง

3. คุณสมบัติทางแสงของวัตถุที่ตรวจจับ

Lighting Geometry

        รูปทรงของการกระจายตัวของแสงหมายถึงพลังงานแสงที่มาจากแหล่งจ่ายในรูปแบบต่างๆ เช่น แบบจุด แบบกระจาย เป็นต้น เมื่อเข้าใจวิธีการจัดการรูปทรงของแสงแล้ว จะทำให้

• ความคมชัดสูงขึ้น

• ลดปัญหาเรื่องแสงจ้า

• ลดปัญหาเรื่อง hot spots

• Minimize unimportant features

Lighting Techniques

        Lighting techniques หมายถึง วิธีการติดตั้งแหล่งกำเนิดแสง ให้สัมพันธ์กับเซ็นเซอร์ และวัตถุที่ต้องการตรวจจับ

Dark-Field: ให้แสงแก่วัตถุแบบ indirect light.

• Casts shadows

• Highlights height changes

• Textured surfaces are bright

Bright-Field: ให้แสงแก่วัตถุแบบ direct light.

• Detect color change

• Smooth surfaces are bright

Backlight: ส่งแสงจากทางด้านหลังวัตถุที่ตรวจจับ

• Highlights outlines and profiles

• ความคมชัดสูงสุด

Optical Properties of a Target

สมบัติทางแสงของวัตถุที่ตรวจจับสามารถนำมาใช้ร่วมกับแสงเพื่อเน้นคุณสมบัติเด่น


เป้าหมายหลักของแสงในงาน vision คือสร้างความแตกต่างระหว่างจุดที่ตรวจจับกับพื้นหลัง		Backlight	Directional	Ring	Low-Angle	Diffused	On-Axis	Structured
Optical Properties	ตัวอย่างวัตถุ
รูปร่าง	Notches Stampings Embossing	เน้นเส้นขอบและรูปร่าง	คำนวนเงาเพื่อเน้นความสูงที่เปลี่ยนแปลง		เห็นการเปลี่ยนแปลงความสูงชัดเจน ผิวเรียบไม่ชัดเจน	ลดความคมชัดระหว่างรูปทรง	ผิวเรียบเห็นชัดเจน การเปลี่ยนแปลงความสูงไม่ชัดเจน	เน้นการเปลี่ยนแปลงความสูง
พื้นผิว	Polished metal Sandpaper		ผิวขรุขระจะเห็นชัดเจน ผิวเรียบเห็นไม่ชัดเจน		พื้นผิวการกระจายจะชัดเจนกว่าแผ่นสะท้อน	การสะท้อนของผิวขรุขระ ความคมชัดต่ำ	แผ่นสะท้อนจะชัดเจนกว่าพื้นผิวการกระจาย
สี	Wires Printing Plastic UV Coatings		ตามสีของวัตถุที่ต้องการตรวจจับ	ตามสีของวัตถุที่ต้องการตรวจจับ		ตามสีของวัตถุที่ต้องการตรวจจับ	ตามสีของวัตถุที่ต้องการตรวจจับ
การโปร่งแสง	Drilled hole Plastics	ของแข็งทึบแสง ของใสแสงผ่านได้

 

 

Vision Lenses

เลนส์ของเซ็นเซอร์ จะรวบรวมแสงที่สะท้อนกลับมาลงบนจอภาพ คุณภาพของเลนส์มีผลต่อคุณภาพของรูปถ่าย

เลนส์เป็นส่วนสำคัญของการสร้างภาพ 2 มิติ โดยการรวบรวมแสงทั้งหมด แบบ FOV ลงบนจอภาพ

 

Lens Basics

ความยาวโฟกัส: ระยะทางจากเลนส์ถึงจอรับภาพ มีหน่วยเป็น มิลลิเมตร มีผลต่อความสัมพันธ์ระหว่างระยะการทำงานและมุมการมอง ความยาวโฟกัสยิ่งสั้น FOV ยิ่งกว้างขึ้น

 

มุมการมอง: มุมการมองแสดงให้เห็นถึงขนาดของฉากรับภาพที่สามารถบันทึกได้ด้วยเลนส์ในระยะที่กำหนด

 

ระยะการทำงาน: ระยะทางจากกล้องถึงวัตถุที่ต้องการตรวจสอบ

Image Quality

กล้องถ่ายภาพที่มีคุณภาพสูง สามารถให้ข้อมูลที่ถูกต้องได้มากขึ้น สำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล การที่จะได้ภาพที่มีคุณภาพสูงจะต้องเลือกเลนส์ที่ :

• ขยายจุดที่สนใจในภาพได้

• จับภาพที่ต้องการ โดยไม่มีความผิดเพี้ยน

• ปรับมุมมองตามระยะการทำงานได้

• เน้นฉากทั้งหมดของการตรวจสอบ

 

Resolution: ความสามารถของเซ็นเซอร์ vision ที่ต้องแยกความต่างระหว่างภาพ 2 ภาพที่มีความใกล้เคียงกัน จำเป็นต้องใช้เลนส์ที่มีความละเอียดสูง

Distortion: เลนส์มีผลต่อคุณภาพของรูปโดยการประมวลและการโฟกัสแสงลงบนจอรับภาพ เลนส์ชนิดต่างกันจะมีมุมที่ต่างกันที่ทำให้ภาพมีความเพี้ยน หรือภาพมีรูปร่างที่ผิดไป

Depth of Field: ในความยาวโฟกัสของเซ็นเซอร์ vision จะมีพื้นที่อยู่ด้านหลังของระยะโฟกัส และด้านหน้าของวัตถุที่ต้องการตรวจสอบ เรียกพื้นที่นี้ว่า Depth of Field

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสินค้า หรือปรึกษา Sales Engineer สามารถติดต่อได้ที่ Tel: 02 10 50 555