Vision ( Görüntü İşleme) Sensörü Nasıl Çalışır?
Vision sensörü karmaşık görsel denetimleri otomatize etmek, var olan karmaşıklığı kavramak ve çözümlemekte kullanılmaktadır. Bu bölümde bulabilecekleriniz :
– Çoğaltmak istediğiniz algılama çözümlerinizin sunumu
– Yeni bir vision sensörü nasıl alınmalı
– Machine vision hakkında genel bilgiler
Günümüzde görüntü işleme ürünleri iki ana elemandan oluşmaktadır; bir donanım grubu ( kamera, kontrolör, aydınlatma üniteleri ) ve bir yazılım grubu ( kontrol sistemi, görüntü işleme algoritmaları ve kullanıcı arayüzü ). Bu notların sonunda;
-Bir vision sensörünün ne tip işlevleri olduğu ve ne tip parçalardan oluştuğu
Görüntünün bir vision sensörü tarafından nasıl işlendiği
Görsel denetimde neler olduğu
konusunda bilgileneceksiniz.
Vision sensörü, bir denetimin yönetilmesi aracılığıyla çalışır.İlk olarak kameradan gelen görsel verileri toplar, mikroişlemcisinde analiz eder ve bu analizi temel alarak bir karar verir. Görsel denetim süreci üç adımdan oluşmaktadır :
-Bir resmin elde edilmesi
-Önceden belirlenmiş toleranslara göre bu resmin analiz edilmesi
-Kararın saptanması ve sonuç çıkışı verilmesi
Akış
İlk olarak ilgilenilen alan ( FOI ) tanımlanır, süreç akışı aşağıdaki adımlardan oluşur :
- -FOI, maksimum kontrast oluşturacak şekilde aydınlatılmalıdır.
- -Vision sensörü ilgilenilen alandan ( FOI ) maksimum görüntü çözünürlüğü alınabilecek doğru çalışma mesafesine monte edilmelidir.
- -Işık kaynağı parçanız ve zemin arasında etkileşim yaratmalıdır.Işık sönümlenmiş, yansıtılmış veya yayınmıştır.
- -Işık lensin içinden geçer, 2-boyutlu görüntüleyici çipin üzerine düşer.
- -Görüntüleyici çip ışığı elektronik bir sinyal olarak yakalar, hedefin dijital bir resmini yaratır.
- -Görüntüleyici çip resmin her bir piksel değerini bir gri skala çıkışıyla verir.
Analiz
Kullanıcı tarafından önceden belirlenen toleranslara göre saptama yapıldıktan sonra yazılım, ilgilenilen alandaki özellikleri seçmek ve analiz etmek işlemlerini yapabilir.
Bu analiz ayrıca denetimin yönetilmesi olarak da görülebilir.Bir denetim, ürün resmiyle, iyi ya da kötü ürünler arasındaki ölçülebilir ve yinelenebilir farkları bulup karşılaştırmaktadır.
Saptama
Son olarak, saptama evresi boyunca yazılım, önceden belirlenmiş kriterlere göre denetimin doğru veya hatalı olup olmadığını belirler. Sonrasında vision sensörü makineye bir sonuç çıkışı verir.
Sürecin Başlangıcı
Vision süreci parçanın bir resmiyle başlar.Yüksek resim kalitesi daha güvenlir sonuçlar üretecektir.
Bu bölümde süreç akışı ve kaliteli resim yaratmak için gerekli şeyler hakkında bilgiler alacaksınız :
-Aydınlatma
-Lensler
-Görüntüleyici çip
-Analog/Dijital Çevirici
İlgilenilen Özellik ( FOI )
Bir uygulama içinde yapılacak ilk şey ilgilenilen bir alan yaratmak, yerleştirmek ve ölçmektir.İlgilenilen alan sonuçta referans resimle karşılaştırılmış olacak ve parçanın denetimden geçip geçmeyeceğini saptayacaktır. İlgilenilen alanla ilgili yargıları aşağıdakiler oluşturabilmektedir :
Yerleştirme veya yönlendirme: yeri ve ne yöne doğru uzandığı
Şekil : boyutlarının ne olduğu
Işık yoğunluğu : Alanın parlaklık veya karanlığı
Sayma : kaç adet özellik
Aydınlatma
Seçilen aydınlatma veya ışık ilgilenilen alanın en önemli yönlerinden biridir.Aydınlatma yüksek kontrastlı bir resim yaratmak için çok önemlidir, bu tip bir resim FOI ile zemin arasında mümkün olan en iyi farklılıklara sahiptir.
Yüksek kaliteli bir resim, doğru bir denetim için temel şarttır. Yüksek kaliteli bir resmi garanti etmek için :
Doğru ışık tipinin seçimi ( LED, flüoresan, halojen, vs..)
Işık kaynağını parçaya göre yerleştirmek böylece kontrast ve çözünürlüğü maksimize etmek.
Kontrast
Aydınlatmanın amacı, ilgilenilen alan ve görünümde önemsiz özellikler arasında kontrast yaratmaktır. Böylece, ilgilenilen alan (FOI) ve zeminin optik özellikleri dikkate alınmalıdır. 4 temel optik özellik : şekil, yüzey, doku, renk ve yarısaydamlıktır.Sadece ilgilenilen alan ve zemin arasındaki optik farklılıklar kontrast yaratmakta kullanılabilir. Aydınlatma tekniği daha fazla kontrast yaratmakta kullanılabilir.
Lens
Sensörün lensleri görüntüleyici çipler üzerinden yansıtılmış ışığı odaklar.Lensin kalitesi, görüntünün kalitesini etkileyecektir.
Lensler bir ana fonksiyona sahiptirler : görünümde 2-boyutlu resim yaratmak, görüntüleyici çip üzerinde ilgilenilen alanın (FOI) tamamını odaklamak. Yüksek kaliteli resim elde etmek için, lensleri seçerken ;
İlgilenilen alanı büyüterek, görüntüleyici çip üzerini doldurmak
Bakılması gereken alanı ( FOV ) resim üzerinde ek bozunmalar olmaksızın yakalamak
Çalışma mesafesini temel alarak, bakılacak alanı ( FOV ) optimize etmek.
Görüntü Yakalama
Görüntü yakalama hedeften yansıyan ışık, sensörün lensinden görüntüleyici çipin üzerine doğru odaklandığında meydana gelir.Görüntüleyici ; ışığı bir resme dönüştüren, piksel olarak adlandırılan sıralı, ışığa duyarlı ince hücrelerden oluşur.
Görüntüleyicinin çözünürlüğü piksel sayısıyla ölçülmektedir.Yaygın görüntüleyici boyutu 640X480 olmakla birlikte şu an 1280×1024’e kadar görüntüleyicilerimiz mevcuttur. Piksel sayısı ve FOV (bakılacak alan) denetimin çözünürlüğünü saptar.
Işık enerjisi piksel üzerinde analog bir sinyal olarak saklanır, resmin parlaklığıyla orantılıdır.Resim, Analog/Dijital çevirici tarafından dijitalleştirilir ve 8 bitlik gri skalalı video sinyali olarak yakalanır .
Çözünürlük
Gerekli çözünürlük miktarı veya bir resim içindeki iki obje arasında en yakın ölçülebilir mesafe uygulamaya bağlıdır. Bazı ölçüm uygulamaları yüksek bir çözünürlük gerektirir, basit var/yok kontrolleri yapılırken bu denli çözünürlük gerekmeyebilir.
Çözünürlük, bakılacak alanın ( FOV ) piksel sayısına bölünmesi işlevidir.
Görüntü Dönüştürme
Vision sensörün mikroişlemcisi analog bir sinyali kullanamaz.Bir A/D dönüştürücü her bir piksel için analog sinyali dijital sinyale dönüştürür.Bu her bir piksel için 8-bitlik gri skala değeri atandığı anlamına gelir.
Bir analog sinyalin hiç bir değeri yoktur ancak bir dijital sinyal sabit bir değere sahiptir :1, 3, 6 veya 8 bit.Her bir dijital değer çıkışı, en yakın olası analog değerdir.
Yazılım
Vision yazılım araçları görüntüyü analiz etmek için özel algoritmalardır. Her bir vision sensörü görüntüyü elde edip belirli özelliklerini ayırt ederek denetimden geçip geçemeyeceğini saptamakta kullanılan özel yazılım araçlarıyla gelir. Kullanıcı bir denetim setup’ı yaparken bir veya birkaç yazılım aracı kullanabilir.
Parça resminin analizi aracılığıyla ( ayrıca Region of Interest yani ROI olarak da bilinir ) denetim doğru parça olarak seçilen sınır aralığında ürünleri geçirebilir, bu sınırların dışındaki ürünleri reddeder.
Birden çok yazılım aracı içeren bir kaç denetim aynı görüntü üzerinde icra edilebilir.
Nerede Gerçekleşir ?
Analiz evresinde vision sensörün mikroişlemcisi yerini alır.Bununla birllikte kullanıcı ilk olarak neye baktığını ve doğru ile hatalı parça koşullarını sensöre bildirmek zorundadır.
Bu bir denetimin inşa edildiği anlamına gelir.Denetim bir grafik kullanıcı arayüzü (GUI ) kullanılarak PC’niz üzerinden vision sensöre geçiş yapılarak gerçekleştirilir.
ROI : İlgilenilen Bölge
Bir ROI, resmin yazılım araçlarıyla değerlendirilen bölgesini gösterir.ROI dışındaki alan göz ardı edilir ancak resim penceresinde görülebilir kalır.
Maskeler , ROI içinde dışlanabilir ve önemsiz bir alanı göz ardı etmek-yok saymak için kullanılır. Vision sensörü parça üzerinde belirli nitelikleri denetlemek için ROI’ı kullanır.Bir ROI , tüm vision yazılım araçları için çizilmiş olmalıdır.
Denetim
“Görsel Denetim” elde edilen bir resmin işlenmesi ve set edilen parametreleri baz alarak analiz edilmesiyle sonuçların raporlanması anlamına gelir. Denetim bir PC’yle kumanda edilerek set edilir.Bir vision sensörü resmi yakalar ve yazılımı vision yazılım araçlarını kullanarak analiz eder, doğru veya hatalı parçalar ayıklanır.
Denetim setup’ı sensörün odaklanması ve uygun analiz araçlarının seçilmesinden oluşur.Denetim tolerans sınırlarının tamamı otomatik veya manuel kurulabilir.
Bir denetim setup işlemi
Burada tipik bir denetim setup adımları için grafik kullanıcı arayüzünü bulacaksınız.
Setup Screen – Setup Ekranı
Kamera , lens ve aydınlatma kurulur.
Tetikleme opsiyonu seçilir.
Resmin parlaklığını ayarlamak için Poz alma zamanı set edilir.
Lens odaklanır
Referans resim set edilir.
Yazılım Araçları Ekranı
İlgilenilen alan belirlenir ve tanımlanır.
Hedefi bulmak için Location aracı eklenir.
Gereklilik : Parçayı denetlemek için vision yazılım araçları eklenir.
Mesafe ölçümü yaratmak için Measure aracı eklenir.
Gereklilik : Doğru ve Hatalı kriterlerini ayarlamak için Test aracı eklenir.
Teach ve Run Ekranı
Teach Ekranı
Kontrolör harici bir tetikleyici devre ile tetiklenir.
Doğru/Hatalı ürün kriterleri set edilir.
Run Ekranı
Denetim çalıştırılır ve her bir ürün veya süreç referans resimle karşılaştırılır.
Saptama
Son bölümde , bir resmin ne tip yazılım araçlarıyla nasıl analiz edileceğini öğrendiniz. Set edilen bir datanız olduğunda bir saptama yaparak, sonuçlarınızı fabrika hattınıza atayabilir, test edebilir ve karşılaştırabilirsiniz. Bu bölümde öğrenecekleriniz :
Bir analiz yapmak için kullanılmış yazılım araçları
Haberleşmenin sağlanacağı yer
Saptama evresi süresince görsel denetim işlenir, vision sensörü belirlenmiş referans resmi programlanmış toleranslı her bir yazılım aracıyla karşılaştırmakta kullanılır.
Eğer denetim üzerindeki tüm yazılım araçları minimum ve maksimum toleranslar içindeyse bu geçerli bir denetimdir.
Nerede Gerçekleşir ?
Saptama evresi vision sensörün mikroişlemcisi içersinde yer alır. Analiz ve Haberleşme araçları bu faz içinde grafik kullanıcı arayüzü GUI içersinde konfigüre edilmiş olarak kullanılmaktadır.
Sonuçlar seri bağlantı veya ethernet portuyla her iki discrete ( ayrık : pnp-npn transistör çıkışı ) olarak fabrika kontrol hattıyla heberleştirilmektedir.
İlk Yorum Sizden Gelsin