Sistem strojnega vida

2. Sistem strojnega vida • Vizualno pregledovanje grelnih plošč • Merjenje dimenzij • Merjenje konkavnosti • Ugotavljanje površinskih napak

3. Opis problema • Plošče je trebna meriti po struženju • Dimenzije ostružkov: • premer: »200 mm • višina: »20 mm

4. Opis problema - zahteve • Tolerance ostružkov: • D2: ± 0.15 mm • ostale: ± 0.25 mm

5. Opis problema - zahteve • Merilne zahteve: • merjenje mirujočega objekta • merilni čas krajši od dveh sekund • merilni pogrešek manj od 1/5 T (toleranc) • ponovljivost boljša od 1/10 T ( 0.0015 mm)

6. Osvetlitev • Osvetlitev od zadaj z usmerjeno svetlobo

7. Kamera • potrebna velikost CCD: 180 mm / 0.015 = 12000 • potrebna kamera 12000 slikovnih elementov • Na primer standardna kamera Sony XC 77CE • kamera s prepletanjem • 748 x 567 slikovnih senzorjev • kvadratni piksli 11 m x 11 m • 25 slik na sekundo • 180 mm / 750 = 0.24 mm (premalo)

8. Postavitev Sistem dveh vzporedno postavljenih kamer, pri čemer vsaka zajema le rob plošče.

9. Prototip • 2  kamera Sony XC-77CE • 2  merilna telecentrična leča Visionmes 70/11/0.1 Carl Zeiss • 2  vzorčevalnik slike Matrox Meteor • Osebni računalnik

10. Telecentrična leča

11. Merjenje grelnih plošč

12. Ločljivost • Vidno polje telecentrične leče 5442 mm, • Slikovni senzor kamer vsebuje 748581 pikslov • Ločljivost, ki jo dosežemo na ta način znaša 54 mm = = L 0 . 075 mm, 748 • V pogledu ločljivosti (ponovljivosti) petkrat premalo • Rešitev: ‘subpiksel’ preciznost • Ponavljanje meritve (če je časa je dovolj)

13. Vzorčevalnik • Vzorčevalnik ima 4 multipleksirane vhode • Zakaj potem uporabiti dva? • Problem so tresljaji • Kameri sinhroniziramo (skupen generator sinh. Impulzov) • Sliki morata biti zajeti v istem trenutku, zato dva vzorčevalnika • Kamera s prepletanjem je pravzaprav neprimerna • Obdelujemo posamezni polsliki • Uporabiti je potrebno kvaliteten vzorčevalnik

14. Algoritmi • z upragovljanjem ločimo objekt od ozadja, • robne točke zapišemo z verižno kodo, • določimo lege segmentov, • iz točk posameznih segmentov izračunamo premice, ki se tem točkam najbolje prilegajo, • z interpolacijo glede na naklonski kot premic določimo pozicije točk natančneje, kot to določa ločljivost senzorja, • na te točke prilegamo premico, • glede na začetek in konec segmentov iz premic izračunamo srednje točke segmentov

15. Upragovljanje • Homogeno osvetljeno ozadje -> globalen prag • izračunamo gradient na celotni sliki • iz gradientne in prvotne slike določimo povprečni gradient pri • vseh sivinah • prag določimo pri sivini z največjim povprečnim gradientom

16. Iskanje robnih točk • poiščemo prvo robno točko • preverimo robnost sosednjih točk • če je vsaj ena sosednja točka robna in krivulja še ni zaključena, določimo novo robno točko in jo vpišemo v seznam. Novo točko privzamemo kot trenutno robno točko in se vrnemo na korak 2

17. Določitev segmentov • Segmente določimo s pomočjo modela plošče

18. Določitev točk merjenja • Izračun premic za vsak segment • določitev točk z večjo natančnostjo, od kvantizacijskega pogreška • izračun premic z izboljšanimi točkami • določitev sredine segmentov na premicah

19. Sub-piksel preciznost

20. Mehanska nastavitev • Mehanska nastavitev s kalibrirnim blokom

21. Kalibracija (umerjanje) • Posnamemo sliko plošče znanih dimenzij • Obdelamo sliko • Določimo neznane parametre sistema

22. ( ) - D D = 1 2 k x - + - d d d d 2 l 1 l 1 d 2 d D = + - 1 d d d 1 l 1 d k x V V V V = = = = 2 1 2 1 k k k k y 1 l y 2 l y 1 d y 2 d v v v v 1 l 2 l 1 d 2 d Določitev parametrov

23. Merjenje

24. Merjenje

25. Merjenje grelnih plošč • Inštaliran sistem objektiv Plošča svetilo kamera

26. Primer rezultatov

27. Merjenje konkavnosti plošč • Podstruženost 0° <  < 0.3° • Podstuženost 0 do 0.5 izmeriti • na deset stopenj (ločljivost 0.05) F.Lahajnar, 1998

28. z merilnimi urami Merjenje konkavnosti plošč • z induktivnimi senzorji • s kapacitivnimi senzorji • s strukturirano svetlobo

29. Merjenje konkavnosti plošč • majhen projekcijski kot • velika občutljivost na • spremembo višine • plošče • malo odbite svetlobe • na kamero • Projekcija dveh pravokotnih linij na površino plošče.

30. Merjenje konkavnosti plošč • projicirna ravnina vzporedna z osjo x Naklonski kot projicirne ravnine  glede na os y: Dejanski kot podstruženosti je aritmetična sredina kotov 1 in 2.

31. kALIBRACIJA • Mehanska: • poravnava na ravno ploskev projiciranih linij z osmi slikovnega senzorja • Določitev naklonskega kota projekcijskih linij: • uporaba plošče s poznano konkavnostjo • izračun naklonskega kota

32. Merjenje konkavnosti plošč • določimo področje zanimanja • sliko binariziramo • izločimo točke linij

33. Houghov transform y = k.x + n Vhod: slika Izhod: Hugh transform

34. Merjenje konkavnosti plošč s Houghovo transformacijo določimo naklone premic na sliki iz poznane geometrije sistema določimo konkavnost plošč

35. Uporabniški vmesnik sistema Merjenje konkavnosti plošč

36. Rezultati

37. Pregledovanje površine Različne površinske napake > 0.3 mm F.Lahajnar, 1998

38. Plošča Pregledovanje površine Svetilo

39. Plošča Zrcalo Plošča Pregledovanje površine

40. Pregledovanje površine

41. Pregledovanje površine