Positionsbestimmung für die Objektplatzierung mittels Computer Vision
Max Reijngoudt
Stellen Sie sich einen Verpackungsprozess vor, der wie ein Uhrwerk läuft. Jeder Karton wird präzise platziert, jeder Schritt ist für maximale Effizienz automatisiert. Das ist die Leistung der industriellen Bildverarbeitung in Aktion.
Heutzutage tendieren Verpackungsunternehmen dazu, so viele Prozesse wie möglich zu automatisieren. Dadurch wird der Prozess selbst in Bezug auf Geschwindigkeit und Qualität effizienter, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler minimiert wird. Um den Prozess so effizient und funktionell wie möglich zu gestalten, ist es daher wichtig, die richtige Einrichtung für diese Aufgabe zu haben.
In diesem Artikel sehen Sie daher ein Beispiel dafür, wie ein Verpackungsprozess automatisiert werden kann, indem die Maschinen lernen, ein Objekt zu erkennen und an der richtigen Stelle zu platzieren. Darüber hinaus werden Sie in den folgenden Abschnitten eine Beispielsituation sehen, in der ein Techniker von VA Imaging einen Kunden mit der am besten geeigneten Einrichtung für seine Anwendung versorgt hat. Darüber hinaus sind einige der erwähnten Punkte und Themen mit Links versehen, so dass Sie bei Bedarf weitere Informationen über den hervorgehobenen Satz finden können.
In dieser Fallstudie untersuchen wir, wie VA Imaging einem Verpackungsunternehmen geholfen hat, die Platzierung von Kartons auf einem Förderband zu automatisieren. Diese sich wiederholende Aufgabe war anfällig für Fehler und Ineffizienzen. Durch die Implementierung eines Bildverarbeitungssystems wollte das Unternehmen Folgendes erreichen:
- Höhere Geschwindigkeit und höherer Durchsatz
- Verbesserte Genauigkeit und Konsistenz
- Verringerung der Kosten für manuelle Arbeit
Table of contents
Auswahl der besten Bildverarbeitungskamera
Um ein funktionierendes System aufzubauen, muss zunächst eine Industriekamera ausgewählt werden, die für die Anwendung am besten geeignet ist. In diesem Fall wurde dem Kunden die 1,6-MP-USB3.0-Kamera "MER2-160-227U3M" empfohlen. Es handelt sich um eine 1,6-Megapixel-Kamera, die mit einem Global Shutter und einem Sony IMX273-Sensor ausgestattet ist und eine Bildrate von 227 Bildern pro Sekunde erreichen kann. Natürlich wurde diese Kamera so ausgewählt, dass sie die vom Kunden geforderten Spezifikationen erfüllt.
Der Kunde gab an, dass der Abstand zwischen der Maschine, an die die Kamera angeschlossen wird, und dem PC etwa 2,5 Meter betragen soll. Wenn die Entfernung zwischen der Kamera und dem PC weniger als 4,6 Meter beträgt, empfehlen wir in den meisten Fällen eine USB3.0-Kameraschnittstelle, da diese Schnittstelle perfekt für Anwendungen geeignet ist, die eine hohe Auflösung und eine hohe Bildrate erfordern.
Bei der Wahl zwischen einer Monochrom- und einer Farbkamera gab der Kunde an, dass für die Erkennung der Position, an der das Objekt platziert werden soll, keine Farbe benötigt wird. Daher wurde dem Kunden empfohlen, eine Monochromkamera zu verwenden, die außerdem dreimal lichtempfindlicher ist als eine Farbkamera.
Außerdem findet der gesamte Prozess auf einem Förderband statt, was bedeutet, dass sich die zu erfassende Position ständig bewegt, so dass eine Global-Shutter-Kamera eine gute Ergänzung der Einrichtung war. Falls Sie weitere Informationen über den Global oder Rolling Shutter benötigen, finden Sie diese im VA Imaging Knowledge Center.
Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Auswahl einer Kamera, die für die jeweilige Anwendung geeignet ist, ist die Auflösung. In diesem Szenario teilte uns der Kunde mit, dass es sich bei dem zu platzierenden Objekt um eine Box mit den Parametern 100x100mm handelt und das gewünschte FOV 800x600mm beträgt. Auf der Grundlage dieser Informationen konnte man davon ausgehen, dass die vorgeschlagene 1,6-Megapixel-Kamera mit einem Sony IMX273-Sensor und einer Auflösung von 1440x1080 Pixeln perfekt geeignet ist.
Auswahl des optimalen Objektivs für den automatischen Verpackungsprozess
Die zuvor vorgeschlagene MER2-160-227U3M Kamera hat einen Sony IMX273 Sensor mit einer optischen Größe von 1/2,9". Der beste Weg, um herauszufinden, welches Objektiv am besten für die Einrichtung geeignet wäre, ist die Verwendung des Online-Objektivrechners. In diesem Fall waren die erforderlichen Spezifikationen für das richtige Objektiv das horizontale Sichtfeld und der Arbeitsabstand. Außerdem werden die Auflösung der Kamera und die Pixelgröße verwendet, um das tatsächliche Sichtfeld des Aufbaus zu ermitteln (siehe die Berechnungen unten).
Um die richtige Position für die Platzierung des Objekts zu ermitteln, wurde ein Sichtfeld von 800 x 600 mm in Verbindung mit einem Arbeitsabstand von 950 bis 1000 mm ermittelt. Nach dem Ausprobieren verschiedener Arbeitsabstände fiel die endgültige Wahl auf einen Arbeitsabstand von 972 mm, bei einem tatsächlichen FOV von 800 x 600 mm.
Daher wurde das Objektiv empfohlen, das diese Anforderungen am besten erfüllt - das non-distortion Objektiv 5MP 06mm focal length 'VA-LCM-5MP-06MM-F1.4-015' mit einer Brennweite von 5MP und 06 mm.
Lens calculator
Machine Vision Beleuchtung zur Erkennung von Objektplatzierung
Während die Monochromkamera eine höhere Lichtempfindlichkeit bot, war eine zusätzliche Beleuchtung für eine optimale Objekterkennung und um den Maschinen beizubringen, wo sie die Box platzieren sollten, erforderlich. Daher wurde eine Bildverarbeitungsbeleuchtungslösung vorgeschlagen. Um die Platzierung des Objekts zu erkennen, wurde der Einsatz von vier ' 'Bar light series VA-BL3' empfohlen.
Mit Hilfe der vier Lichtbalken war das Feld, in dem das Objekt platziert werden muss, deutlich sichtbar und konnte von der Maschine leicht erkannt werden. Natürlich kann das Einrichten der Beleuchtung in bestimmten Situationen etwas knifflig sein, daher können Sie sich bei Fragen gerne an einen unserer Experten wenden.
Außerdem kann es in manchen Situationen vorkommen, dass die Reflexion bei dieser Einstellung unvermeidbar ist. Um dem entgegenzuwirken, werden Lösungen wie Polarisationslampen, Polarisationsfilter für die Lampen oder ein Polarisationsfilter für das Objektiv empfohlen.
Die Richtige Software
Um die Einrichtung abzuschließen, fehlt nur noch eine Bildverarbeitungssoftware. In diesem Fall wird die empfohlene Software verwendet, um der Maschine zu helfen, die korrekte Position zu erkennen, wo ein Karton während des Verpackungsprozesses platziert werden soll. Da die Produkte von VA Imaging GenIcam-kompatibel sind, können sie mit verschiedener Software von Drittanbietern wie MvTec Halcon, Ni Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV und Arm Board verwendet werden.
Für die Ersteinrichtung und die Konfiguration der Kameraparameter empfehlen wir das DAHENG IMAGING SDK. Dieses benutzerfreundliche SDK unterstützt gängige Programmiersprachen wie C++, C# und Python und macht es Entwicklern leicht, das Bildverarbeitungssystem zu integrieren.
Wichtig ist auch, dass das SDK sowohl mit Industrie-PCs als auch mit ARM-Plattformen kompatibel ist, zu denen unter anderem die NVIDIA TX-Serie und der Raspberry Pi gehören. Auch Windows, Linux und Android sind Systeme, die diese Software unterstützen. Insbesondere für Apple MAC OS gibt es jedoch keine Unterstützung auf der industriellen Seite, aber bei Bedarf können Ingenieure, die Windows oder Linux auf MAC verwenden, eine virtuelle Maschine ausführen.
Für diese Anwendung suchte der Kunde jedoch eine einfache Lösung, die leicht zu bedienen ist. Wir empfahlen die Zebra Aurora Vision Software, insbesondere für den Start mit der free lite Version. Diese benutzerfreundliche Software bietet eine grafische Oberfläche, die die Objekterkennung und Systemsteuerung vereinfacht.
Ähnliche Anwendungen
Der empfohlene Aufbau könnte auch für verschiedene andere Anwendungen genutzt werden. Sie kann nicht nur in Verpackungsprozessen eingesetzt werden, sondern auch in Situationen wie der Herstellung und Abfüllung. Im Wesentlichen können Sie es für viele verschiedene Anwendungen einsetzen, bei denen ein Objekt in einer bestimmten Position platziert werden muss.
Unterstützung bei der Anwendung der Objektplatzierung
Die maschinelle Bildverarbeitung bietet eine leistungsstarke Lösung für die Automatisierung der Objektplatzierung. Durch die sorgfältige Auswahl von Kameras, Objektiven, Beleuchtung und Software können Unternehmen ihre Produktionsprozesse erheblich verbessern.
Wenn Sie Hilfe benötigen oder die Objektplatzierung in Ihrem Betrieb automatisieren möchten, wenden Sie sich noch heute an unsere Bildverarbeitungsexperten! Verwenden Sie das unten stehende Formular, und einer unserer Bildverarbeitungsexperten wird sich mit Ihnen in Verbindung setzen.
