Vizuální kontrola jinak

Staré známé úsloví říká, že „co oči nevidí, to srdce nebolí“. To může být sice pravda v lidských vztazích, ne však v moderní průmyslové praxi. V automatizované výrobě jsou situace, kdy „neviděné“ může bolet značně: tím „neviděným“ máme teď na mysli neodhalené vady výrobku. „Bolest“ pak může mít několikanásobnou podobu: výpadek produkce, následnou ekonomickou ztrátu, navíc poškození dobré pověsti, v nejhorším případě může dojít i k ohrožení lidského zdraví či života…

Základním způsobem odhalování vad výrobků je tradiční vizuální kontrola, která umožňuje odhalit nejčastější povrchové vady. Je však založena na přímé přítomnosti člověka v technologickém procesu. A přítomnost člověka ve výrobě, ať je jakkoliv prospěšná, vždy přináší možnost chybných rozhodnutí vlivem tak zvaného „lidského činitele“. A proto je neustálá snaha nahrazovat lidská rozhodování automatickými systémy. Pro nahrazení existující lidské kontrolní síly ve vizuální kontrole byly v nedávné době vyvinuty systémy, označované za systémy počítačového vidění.

Počítačové vidění
Počítačové vidění můžeme stručně charakterizovat jako zpracovávání obrazových dat pomocí počítače, které slouží především ke kontrole a řízení výrobních procesů. Požadavky na přesnost a kvalitu většiny produktů se neustále zvyšují, a proto je nutné zařazovat do technologického procesu nové kontrolní operace. Pomocí systémů počítačového vidění je možné kontrolovat rozměry dílců, jejich montážní polohu nebo kompletnost sestav a správnou barevnost. Také je možné pomocí počítačového vidění automaticky číst identifikační údaje dílů a výrobků při vstupní nebo výstupní výrobní kontrole. Tyto údaje mohou mít charakter jak alfanumerických znaků, tak čárových nebo maticových kódů.

Počítačové vidění najde uplatnění prakticky v jakémkoliv oboru, kde je zapotřebí rychle a s vysokou spolehlivostí provést vizuální kontrolu většího počtu výrobků. Za všechny obory tak můžeme jmenovat zejména automobilový průmysl, hromadné strojírenské výroby, jako je například výroba ložisek, výrobu a zpracování plastů, elektronický průmysl, potravinářství a farmaceutický průmysl.

Inteligentní kamery
Klasické schéma sestávající z kamery a externího počítače zpracovávajícího obrazová data bylo vývojem mikroelektroniky posunuto blíže k průmyslové praxi – vznikla inteligentní kamera. Je to autonomní kompaktní jednotka, která na základě zpracování sejmutého obrazu předává výsledek nadefinované kontrolní úlohy svému okolí. U zrodu této kategorie systémů počítačového vidění stála americká společnost DVT, která se již více než deset let zabývá vývojem a dodávkami inteligentních snímačů obrazu do všech výrobních oborů s působností po celém světě.

Řadou Legend 500 nabízí již čtvrtou generaci obrazových snímačů s propracovanou programovou a uživatelskou podporou. Ke snímačům je poskytováno potřebné programové vybavení, rozsáhlý systém školení a technické podpory včetně vzdálené diagnostiky. Otevřená komunikace uživatelů s předními aplikačními inženýry a technickým vedením společnosti činí tuto podporu skutečně unikátní.

Inteligentní snímače Legend 500 obsahují CMOS nebo CCD snímací prvky se standardním rozlišením 640 x 480 nebo 1280 x 1024 obrazových bodů v barvách i odstínech šedi, vlastní procesor, ethernetové komunikační rozhraní a digitální vstupní a výstupní linky. Expoziční doba od 10 μs a asynchronní spouštění umožňuje kontrolovat výrobky pohybující se na výrobním pásu při rychlosti zpracování až několik tisíc inspekcí za minutu. Řadu snímačů Legend 500 tvoří typy s označením 510, 520, 530, 540, 542C, 544 a 544C. Jejich rozměr je bez objektivu 112 x 60 x 30 mm a hmotnost 170 gramů. Pracovat mohou v teplotním rozmezí od 0 až po 45 °C.

Program FrameWork
Zdarma ke každému inteligentnímu snímači dodávaný program FrameWork obsahuje uživatelské rozhraní pro sestavení a konfigurování kontroly na počítači, firmware snímače a emulátor umožňující běh programu bez samotného snímače. Program obsahuje širokou škálu speciálních nástrojů pro zpracování obrazu a skriptovací jazyk pro pokročilejší operace. Samozřejmostí je podpora komunikačních standardů Ethernet, Modbus, Profibus, DeviceNet, ActiveX a podpora robotických aplikací, umožňující přímou komunikaci s ostatními automatizačními prostředky kontrolního stanoviště.

Kontrola vstřikovacího lisu
Plastové součásti zachycené ve vstřikovacím lisu znepříjemňují život operátorům a hlavně výrazně omezují produktivitu celé výrobní linky. Výrobce lisovaných součástí dodávající výplně dveří pro koncern General Motors vyřešil tento problém nasazením automatického kontrolního systému na bázi inteligentních snímačů Legend 500.

Ve třísměnném provozu se vyrobí šest tisíc sad dveřních výplní za týden. Výplně jsou vyráběny v přesné formě na vstřikovacím lisu s tlakem 1760 tun. Hlavní problém tvoří součásti zůstávající ve formě i po ukončení lisovacího cyklu. Tyto součásti zachycené v lisu tvoří na dalších dílech nepřijatelné přetoky. V krajním případě může dojít vlivem vysokých tlaků i k poškození přesně vyrobené formy. Výsledkem je zastavení lisu, vyjmutí uvíznuté součásti a oprava formy.

Řešením je spolehlivá kontrola vyjmutí vylisovaných součástí na konci každého cyklu. Po vyhodnocení dostupných možností byl zvolen kamerový systém s inteligentními snímači obrazu Legend 500. Kamerový systém má proti dosud běžnému použití jednoduchých bezdotykových snímačů hlavní výhodu, že může kontrolovat celou plochy formy. Rozhodujícími faktory pro volbu snímačů obrazu Legend 500 byly jednak jejich kompaktní rozměry, které umožnily namontovat systém do omezeného prostoru lisu, a také výhodné využití stávajících halogenových reflektorů, které poskytují dostatečné osvětlení kontrolované scény. Pro kontrolu formy se posuzuje zasunutí vyrážečů vylisovaných součástí. Systém vyhodnocuje jas obrazu podél dané křivky, který porovnává s nadefinovanými hodnotami. Při zjištění odchylky od normálu je pracovní cyklus lisu zastaven a upozorněn operátor, který problém odstraní a potom znovu spustí proces.

Systém na bázi snímačů obrazu Legend 500 nepotřebuje k funkci samostatný počítač a je přes ethernetové rozhraní připojen do podnikové sítě. To umožňuje přístup z libovolného počítače v podnikové síti a dokonce i z Internetu. Systém svou přesností umožňuje měřit i opotřebení formy v rámci preventivní údržby. Kontrolní systém uspoří prostředky pravidelně vynakládané na opravu forem a náklady na pracovní sílu, protože stroje vybavené kontrolním systémem stačí obsluhovat jeden operátor místo předchozích dvou.

Inteligentní snímače obrazu Legend 500 v České i Slovenské republice dodává společnost TSI System, která současně zajišťuje kompletní technickou podporu pro systémové integrátory i konečné uživatele.