Student: Tomislav Pavlic

1. Vizijski sustaviOpis vizijskog sustava instaliranog u laboratoriju za projektiranje izradbenih i montažnih sustavaNI Compact Vision System (CVS) Student: Tomislav Pavlic

2. Sadržaj prezentacije: • Karakteristike kamere instalirane u laboratoriju FSB-a • Compact Vision System (CVS) • Opis priključaka uređaja CVS-1450 • Spajanje vizijskog sustava u cjelinu • Postavke kamere • Program za analizu i obradu slike • Video prikaz vizijskih sustava u radu

3. 1. KarakteristikeBasler Scout kamere • Basler Scout kamera postavljena u laboratoriju FSB-a

4. 1. KarakteristikeBasler Scout kamere

6. 1. KarakteristikeBasler Scout kamere • Basler Scout kamera temelji se na Sony-im CCD senzorima • omogućuje široki spektar rezolucije i brzine • ima vrlo visoku preciznost • također uključuje u sebi i CMOS senzor od Microna • spaja se preko Gigabit Ethernet (GigE) i FireWire-b (IEEE 1394b) tehnologije • koristi se u mnogim vizijskim sustavima kao npr. za provjeru kvalitete kontrole • za kontrolu jela i pića • u prometu za inteligentni prometni sistem • u medicini, biomedicini i slično

7. 1. Karakteristike Basler Scout kamereCCD & CMOS • CCD(ili Charge - Coupled Device) predstavlja senzor kod kojeg se svjetlo usmjerava na fotoosjetljivi, poluvodički element napravljen najčešće na bazi silicija • foto-osjetljivi elementi mogu biti formirani u tri osnovna oblika senzora: • točkasti • linijski • površinski • u vizijskim sistemima, vrlo su važni plošni ili površinski niz fotodetektora, koji predstavljaju oblik senzora koje susrećemo u digitalnim kamerama - to je pravokutan oblik senzora, čije su površine ispunjene sa fotoosjetljivim detektorima • broj tih fotodetektora je ono što definira rezoluciju • CMOS(ili Complementary Metal Oxide Semiconductor) predstavlja oznaku za tehnologiju kojom senzor nastaje, i kao takav je puno jeftiniji i jednostavniji za proizvodnju • kamere na bazi CMOS senzora puno su jeftinije od kamere bazirane na CCD senzoru i to je njegova prednost • glavna razlikaje što se kod CMOS senzora, pojačanje signala odvija na samom fotodetektoru, dok kod CCD imamo poseban sklop za pojačanje na izlazu iz senzora

8. 2. Compact Vision System (CVS) • Compact Vision System (CVS) - NI CVS-1450 instaliran u laboratoriju FSB-a

9. 2. Compact Vision System (CVS) • Prednja ploča CVS-1450 uređaja sastoji se od: • 1x VGA priključka • 1x RS-232 serijskog ulaza • 1x 10/100 Ethernet priključka • 3x IEEE 1394a ulaza • CVS-1450 uređaj također uključuje: • LED diode za status komunikacijskog sistema • DIP prekidači - opisuju izbor podizanja sistema • TTL ulazi i izlazi za okidanje • izolirani ulazi i izlazi za povezivanje vanjskih uređaja kao što su PLC-i, senzori i sl.

10. 2. Compact Vision System (CVS)

11. 2. Compact Vision System (CVS) • U tablici su prikazani i opisani priključci na uređaju CVS-1450 i opis signala za svaki priključak.

12. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • Naponski priključak • naponski priključak na CVS-1450 uređaju smještaju se s dva naponska opskrbljivača • terminali označeni sa V i C dobavljaju napon i mod zajedničkog signala za glavno napajanje CVS-1450 uređaja • označeni terminali Viso i Ciso daju napon i mod zajedničkog signala za napajanje izoliranog izlaznog strujnog kruga

13. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • Uzemljenje • neki sustavi zahtijevaju korištenje uzemljenja na CVS-1450 uređaju • za spajanje kučišta na nulu, priključivanjem uzemljenja, kao što je prikazano na slici 4, na tlo zemlje spaja se mod zajedničkog signala glavnog napajanja

14. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • IEEE 1394 ili FireWire veza • službeni naziv za standard komunikacije između elektroničkih uređaja • jedan od najbržih perifernih standarda i to ga čini odličnim za uporabu • IEEE 1394 priključci na CVS-1450 uređaju omogućuju visoko frekvencijsku povezanost izmenu CVS-1450 uređaja i IEEE 1394 sučelja na kamerama • priključci na CVS-1450 uređaju omogućuju korištenje 6 pinskog IEEE 1394 kabla

15. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • VGA • VGA priključak na CVS-1450 uređaju omogućava povezanost između CVS-1450 uređaja i VGA ulaza monitora • za to povezivanje koristi se 15 pinski VGA priključak i VGA kabel • slika 7. prikazuje taj VGA priključak

16. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • COM • ulaz COM1 nalazi se iznad VGA priključka • COM1 je visoko brzinski RS-232 serijski port koji se upotrebljava za priključenje serijskih uređaja, kao što su skeneri, pisači i slično

17. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • Ethernet • Ethernet je naziv za sustav koji je razvila kompanija Xerox • koristi vrlo jednostavnu pristupnu tehnologiju, jeftini medij i nema upravljačke jedinice • standardom je definiran koaksijalni kabel brzine do 10 Mbps • danas se koriste i upletene parice i svjetlovodi, te brzine idu do 100 Mbps • Ethernet port na CVS-1450 uređaju omogućava komunikacijsku povezanost između navedenog uređaja i računala i to izravno ili preko mrežnog porta • Postoje dvije vrste Ethernet kabla: • neukriženi kabel ili tzv. standardni Ethernet kabel, i • križni Ethernet kabel • za povezivanje CVS-1450 uređaja i računala, preko mrežnog porta, koristi se neukriženi kabel, čineći tako izravnu kabelsku vezu, • za povezivanje CVS-1450 uređaja i računala izravno, bez mrežnog porta, koristi se križni Ethernet kabel • općenito, križni je kabel izrađen izvrtanjem («križanjem») redoslijeda žica u njemu tako da se CVS-1450 uređaj i računalo mogu izravno povezati pomoću njega

18. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • Okidni sklop TRIG 0 • TRIG izolirani ulaz na CVS-1450 uređaju omogućuje povezanost sa vanjskim uređajima, kao što su senzori udaljenosti i start/stop gumb... • Okidni sklop TRIG 1 i TRIG 2 • može se koristiti s dva TTL dostupna izlaza, na SMB priključcima • za povezivanje kamere i vanjskih uređaja • ulazi okidnog sklopa, dostupni su isto tako od TTL ulaza kao i izoliranih izlaza • ovi navedeni ulazi mogu se koristiti za sinkronizaciju CVS-1450 uređaja sa vanjskim uređajima • neki od takvih ulaza mogu biti generirani signali od senzora blizine • signali PLC-a koji javlja da li je izradak prošao ispred vidnog polja kamere ili ne • CVS-1450 uređaj koristi ove ulaze za početni vremenski puls koji se koristi za kontrolu kamere, kontrolu osvjetljenja i izlazni vremenski rezultat

19. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • Digitalni ulazi/izlazi • digitalni ulaz/izlaz je sklop koji povezuje CVS-1450 uređaj sa okolinom • to je 44 pinski DSUB priključak prikazan na slici 10. • omogućava dostup digitalnim ulazima i izlazima • digitalni ulazi/izlazi dostupni su kroz dva TTL ulaza, 10 TTL izlaza, 13 izoliranih ulaza i 4 izolirana izlaza

20. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • TTL • TTL je brzi preklopnik, standardna signalizacija općenito korištena za programe, koji zahtijeva visoku točnost • TTL ulazi i izlazi ne zahtijevaju posebno napajanje • Izolirani ulazi i izlazi • izolirani ulazi i izlazi na CVS-1450 uređaju imaju odvojenu osnovnu referencu od glavnog sklopa za napajanje CVS-1450 uređaja • takva izvedba pruža zaštitu od sprječavanje petlji, koje mogu stvarati smetnji u sustavu • na izoliranim ulazima mogu se upotrebljavati signali napona sve do 30 V, a «naponsko ljuljanje» na izoliranim ulazima određeno je terminalom Viso na konektoru.

21. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • LED indikatori • POWER OK LED • u toku rada CVS-1450 uređaja, indikator osvjetljenja POWER OK LED svijetli zelenim svijetlom, a to označava da CVS-1450 uređaj radi normalno, bez greške • crveno svijetlo indicira da CVS-1450 uređaj ne radi normalno, tj. postoji greška • STATUS LED • indikator STATUS LED uključuje se, ako postoji greška sustava • ostaje isključen u toku normalnog rada

22. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • ACR/LINK LED • indikator ACT/LINK LED treperi kada CVS-1450 uređaj prima ili šalje informacije na mrežu sustava preko Ethernet veze • slika 12. prikazuje mjesto ACT/LINK LED indikatora na CVS-1450 uređaju • 100 Mbps LED • indikator 100Mbps LED svijetli zeleno, kada mreža sustava omogućava prijenos podataka od 100 Mbps • ako spomenuti indikator ne svijetli CVS-1450 uređaj ne funkcionira na 100 Mbps • slika 12. prikazuje mjesto 100 Mbps na CVS-1450 uređaju

23. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450 • DIP prekidači Sklop koji u sebi sadrži DIP preklopnike na CVS-1450 uređaju: • SAFE MODE • IP RESET • NO APP • USER 1 • Preklopnik SAFE MODE • preklopnik SAFE MODE na CVS-1450 uređaju uključuje se kada se rade postavke samog sustava i kada želimo ažurirati sam program na uređaju • Preklopnik IP RESET • ovaj preklopnik se koristi za poništavanje IP postavki na CVS-1450 uređaju • Preklopnik NO APP • za sprječavanje automatskog pokretanja pri samom podizanju programa na CVS-1450 uređaju koristi se ovaj preklopnik • Preklopnik USER 1 • preklopnik nema direktnu funkciju

24. 3. Opis priključaka uređaja CVS-1450

25. 4. Spajanje vizijskog sustava u cjelinu • Vizijski sustav spojen u laboratoriju FSB-a

26. 4. Spajanje vizijskog sustava u cjelinu • povezivanje računala i CVS-1450 uređaja preko Ethernet veze, omogućava dodjeljivanje IP adrese, podešavanje CVS-1450 uređaja i praćenje trenutnih zadataka • kako sa svim Ethernet uređajima, tako i sa ovim uređajem, može se povezati CVS-1450 uređaj na istu mrežu • način povezivanja prikazan je na slici 14.

27. 4. Spajanje vizijskog sustava u cjelinu • osim jednog CVS-1450 uređaja, može biti spojeni više njih na istu mrežu • svaki CVS-1450 uređaj, ukoliko ih je više spojeno na istu mrežu mora ima jedinstvenu IP adresu • slika prikazuje odabir točne IP adrese

28. 5. Postavke kamere • program Measurements & Automation Explorer (MAX), tvrtke National Instruments, služi za podešavanje akvizicijskih sistema • MAX je interaktivni alat za podešavanje National Instruments hardware uređaja, a navedeni program koristi se za podešavanje postavki kamere • program također ima mogućnosti podešavanje parametara same slike • postavke kamere vrše se pod opcijom Remote System i datoteke CVSI 1450, koja se pak dijeli na pod datoteku Devices and Interfaces • osnovne informacije o Bascler Scout kameri, koju program sam detektira preko njezine IP adrese, nalaze se unutar kartice NI-ImaQdx Devices • u prvoj kartici pod imenom “informacije o kameri” (Camera Information), nalaze se osnovne informacije o samoj kameri, tj. informacije o imenu, modelu, serijskom broju i načinu komunikacije sa sustavom • prva kartica prikazana je na slici 15.

29. 5. Postavke kamere

30. 5. Postavke kamere • u drugoj kartici pod imenom akvizicijska svojstva (Acquisition Attributes), nalazi se video format slike, u kojoj se može: proizvoljno odabrati format slike, brzina kojom se slika kreće u sekundi, format piksela i njegova brzina • prikazana je na slici 16.

31. 5. Postavke kamere • u trećoj kartici pod imenom svojstva kamere (Camera Attributes) nalaze se: osvjetljenje, pojačanje, brzina slike, kontrast, modulator, okidni sklop, vrijednost bijele boje

32. 5. Postavke kamere • u posljednjoj četvrtoj kartici (Bayer Color) nalaze se parametri za pojačanje crvene, zelene i plave boje (RGB) • uz njih također je smješten parametar razine bijele boje

33. 6. Program za analizu i obradu slike • National Instruments (NI) Vision Assistant je prototipni alat za vizijske sustave i za analizu i obradu slike, što uključuje: • obrada boje • siva skala • obrada binarne slike • obrada filtracije • obrada morfologije i operacije • pomoću programa Vision Assistant, prototipni alat za vizijske sustave se može izraditi vrlo brzo i testirati na različitim slikama • koristeći program Vision Assistant LabVIEW VI mogu se izraditi blokovski dijagrami algoritma, te koristeći NI Vision vizijski sustav za obradu i analizu slike sve to implementirati u LabVIEW • za prikaz slike iz vanjskog uređaja, tj. Basler Scout kamere, izborom izbornika File i odabirom kartice Acquire Image, otvori se osnovno sučelje programa NI Vision Assistant • osnovno sučelje programa NI Vision Assistant prikazuje slika 20.

34. 6. Program za analizu i obradu slike

35. 6. Program za analizu i obradu slike • u prozoru akvizicija (Acquisition), odabirom opcije za pribavljanje slike iz kamere preko IEEE 1394 (FireWire) veze, “pribavi” se slika u programu kao što je prikazano dolje na slici 21. i otvori se prozor na slici 22.

36. 6. Program za analizu i obradu slike

37. 6. Program za analizu i obradu slike • nakon odabira opcije za pribavljanje slike iz kamere, otvori se prozor za obradu slika u kojem kamera slika statičnu sliku • po završenju slikanja slike, odabire se alat za obradu slike, što prikazuje slika 23.

38. 6. Program za analizu i obradu slike

39. 6. Program za analizu i obradu slike • prikaz definiranja objekta za uspoređivanje pomoću vizijskog sustava

40. 7. Video prikaz vizijskih sustava u radu

41. Hvala na pažnji !!

42. Pitanja i odgovori za kolokvij • Koja je glavna razlika između CCD i CMOS senzora? • Glavna razlika je što se kod CMOS senzora, pojačanje signala odvija na samom fotodetektoru, dok kod CCD imamo poseban sklop za pojačanje na izlazu iz senzora. • Na kojim senzorima se temelji Basler Scout kamera? • Basler Scout kamera temelji se na Sony-im CCD senzorima. • Kako se spaja Basler Scout kamera? • Spaja se preko Gigabit Ethernet (GigE) i FireWire-b (IEEE 1394b) tehnologije. • Što mora imati svaki CVS-1450 uređaj prilikom spajanja na mrežu? • Svaki CVS-1450 uređaj, ukoliko ih je više spojeno na istu mrežu mora ima jedinstvenu IP adresu. • Kako se povezuje CVS-1450 uređaj i računalo izravno, bez mrežnog porta? • Za povezivanje CVS-1450 uređaja i računala izravno, bez mrežnog porta, koristi se križni Ethernet kabel.