Laborautomatisierung: Machine Vision-Lösung zur Probenidentifikation
Max Reijngoudt
Dieser Artikel bietet einen Überblick darüber, wie unsere Machine Vision-Komponenten – insbesondere die ME2P-1230-23U3C Kamera, das VA-LCM-10MP-06MM-F1.8-110 Objektiv und die 3rd Party Zebra Aurora Vision software – verwendet wurden, um eine Machine Vision-Lösung, ein Probe-Identifikationssystem für ein Labor, zu entwickeln.
Die große Herausforderung in dieser Applikation bestand darin, ein vision-System zu entwickeln, das bestimmte Details in einer Laborprobe innerhalb eines großen Sichtfelds erkennt. Der Kunde wünschte, Details mit einer Größe von bis zu 1 mm zu erfassen und dabei ein ungefähres Sichtfeld von etwa 1300x1000 mm abzudecken. Diese Konfiguration ermöglicht es Laborassistenten, einige Schlüsselfunktionen in Farbvariationen innerhalb der Proben zu identifizieren, was wiederum die Präzision und Konsistenz im Sortierprozess verbessert.
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Machine Vision Kameraauswahl
Die empfohlene Kamera war die ME2P-1230-23U3C für hochauflösende und detaillierte imaging. Sie verfügt über einen Sony IMX304 Sensor, der eine Auflösung von 4096x3000 Pixeln bietet und mit 23 Bildern pro Sekunde arbeitet. Die 12,30MP Kamera wird besonders empfohlen, wenn selbst kleinste Details auch in einem großen Sichtfeld (FOV) erfasst werden müssen. Da eines der Hauptkriterien für die Sortierung der probe die Farbe war, war es zudem unerlässlich, eine Farb-Kamera einzusetzen.
Mit der ME2P-1230-23U3C Kamera konnte der Kunde das erforderliche Mindestdetail von etwa 1 mm in einem Sichtfeld von ca. 1334x1000 mm erreichen. Das große Sichtfeld ermöglicht es, den gesamten probe-Bereich in einer Aufnahme zu erfassen, während die Auflösung dennoch ausreicht, um selbst kleinste relevante Details abzubilden.
Auswahl des Industrie-Objektivs: VA-LCM-10MP-06MM-F1.8-110
Der erforderliche Typ des Objektivs wurde basierend auf dem für die Erfassung qualitativ hochwertiger Bilder benötigten Sichtfeld (FOV) und dem vom Kunden festgelegten Arbeitsabstand bestimmt. Für diese Applikation setzten wir das VA-LCM-10MP-06MM-F1.8-110 Objektiv ein. Das Objektiv ist für ein Bildformat von 1,1" geeignet und passt zum hochauflösenden Sensor der ME2P-1230-23U3C Kamera. Darüber hinaus bevorzugte der Kunde einen Arbeitsabstandsbereich zwischen 1000-1100 mm, bedingt durch Platzbeschränkungen im Labor, in dem die Kamera platziert werden sollte.
Außerdem erreichte der Kunde bei einem Arbeitsabstand von etwa 1081 mm mit dem zuvor genannten Objektiv und der Kamera ein tatsächliches Sichtfeld von ca. 1341x1012 mm. So war es mit dem aktuellen Setup für den Kunden einfach, den gesamten Bereich der probe zu überblicken und gleichzeitig kleinste Details, die für die Analyse relevant sind, zu erfassen.
Die Brennweite von 6 mm des Objektivs in Kombination mit der hohen Lichtausbeute durch die F1.8-Blende ermöglichte somit unter den meisten Lichtbedingungen eine gute Bildqualität.
Machine Vision Beleuchtungslösung
Machine Vision Lighting ist ein entscheidender Aspekt in jedem vision System, insbesondere wenn reflektierende Oberflächen oder subtile Farbunterschiede vorhanden sind. Zwei Bar lights wurden daher eingesetzt, um die Bildklarheit zu verbessern. Die Bar light ist zudem sehr vielseitig und kann in einen geeigneten Winkel gebracht werden, der die beste Sicht ermöglicht.
Software Zebra Aurora Vision
Nachdem alle Hardwarekomponenten zusammengebaut waren, ergänzte der Kunde die Bildverarbeitung und Automatisierung mit Hilfe der Zebra Aurora Vision software. Zebra Aurora Vision bietet dem Anwender viel Freiheit, da man ein Automatisierungsprogramm direkt darin erstellen kann, das über eine intuitive Benutzeroberfläche verfügt und somit sowohl für weniger als auch für fortgeschrittene Nutzer zugänglich ist.
Die Bildverarbeitungsfunktionen von Zebra Aurora Vision ermöglichten es dem Kunden, sein Programm zu entwickeln und dabei spezifische Kundenanforderungen zu erfüllen. Die wichtigsten Informationen werden auf jeder probe definiert, um proben mithilfe des umfangreichen Toolkits der Software zur Isolierung von Farbattributen präzise und reproduzierbar zu kategorisieren.
Weitere Machine Vision Applikationen
Die Komplettlösung für die Kategorisierung von Laborproben entstand durch die Kombination der ME2P-1230-23U3C Kamera, des VA-LCM-10MP-06MM-F1.8-110 Objektivs, einer Dual-Bar-Light-Konfiguration und der Zebra Aurora Vision Software. Die Kamera ermöglichte nicht nur eine detaillierte Betrachtung jeder probe über das große Sichtfeld, sondern diese Konfiguration bot dem Labor auch die Möglichkeit, die Identifikation und Sortierung von proben zu automatisieren.
Es handelt sich nicht nur um ein vision System, das auf das Labor beschränkt ist. Diese Konfiguration kann ebenso gut ihre Applikationen in Bereichen wie Pharmazie, Fertigung und Qualitätskontrolle finden, da sie hochauflösende Bilder mit einer präzisen Analyse liefert. Darüber hinaus macht das kompakte Design der ME2P-1230-23U3C sie besonders geeignet für Orte mit begrenztem Platzangebot.
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