Solución de visión por computadora para la inspección de insectos
Max Reijngoudt
Las cámaras de visión por computadora pueden utilizarse para una variedad de aplicaciones. Este artículo le guía en la selección de la solución de visión por computadora adecuada para la inspección de insectos. Para inspeccionar objetos pequeños, como insectos, se requiere un sistema de inspección de alta calidad. En solo cinco pasos, le proporcionamos una solución de visión por computadora para la inspección de insectos que también puede utilizarse para diversas otras aplicaciones de inspección. El software de visión por computadora debe utilizarse junto con la cámara industrial, el objetivo y la iluminación para mejorar el procesamiento de imágenes. Como resultado, se pueden detectar características como el tipo de objeto, la posición y la forma del insecto.
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Selección de cámara de visión por computadora
Uno de nuestros expertos en visión por máquina comenzó asesorando a nuestro cliente sobre una cámara de Visión por computadora adecuada para el sistema de inspección de insectos. Recomendamos utilizar nuestra cámara USB3 de 20MP ‘MER2-2000-19U3M’ debido a algunas especificaciones requeridas por el cliente. Se aconsejó una interfaz USB3-camera por varias ventajas. Una cámara USB3 tiene un ancho de banda 4 veces mayor que una cámara Gigabit Ethernet (GigE), permite la transmisión de datos y alimentación a través de un solo cable y ofrece una ventaja en el precio. Además, se eligió una cámara monocroma en lugar de una cámara de Visión por computadora en color porque el cliente no quería ver detalles de color de los insectos. Una cámara monocroma captura imágenes en blanco y negro y es tres veces más sensible a la luz que una cámara en color.
Además, el cliente quería capturar imágenes de insectos que estuvieran quietos. Los insectos no caminaban ni volaban en el momento en que se tomó la imagen. Por eso aconsejamos utilizar una rolling shutter camera en lugar de una global shutter camera para este sistema específico de inspección de insectos. Puede encontrar más información sobre Global shutter vs. Rolling shutter en este artículo de nuestro Knowledge Center.
Soporte por parte de uno de nuestros expertos en Visión por computadora fue proporcionado para determinar la resolución de cámara requerida. El cliente no conocía la resolución necesaria para este sistema de visión de inspección de insectos. El insecto se colocó en un pequeño túnel cerrado, para asegurarse de que siempre permaneciera en la misma posición. El insecto siempre está posicionado en un espacio de máximo 16 x 10,5 mm. Por lo tanto, este es el campo de visión (FOV) deseado. Para ejecutar la inspección de insectos y ver los detalles más pequeños de 0,001 mm x 0,001 mm, se requería una resolución del sistema de 0,003 mm/píxel (basado en tres píxeles por el detalle más pequeño). Es necesaria una cámara de Visión por computadora con al menos 4950x3300 píxeles para cubrir todo el campo de visión. El sensor Sony IMX183 de la cámara de Visión por computadora de 20MP tiene 5496x3672 píxeles.
En conclusión, esta cámara de 20MP ofrece una solución de cámara de Visión por computadora económica para la inspección de insectos, beneficiándose de la alta resolución y la interfaz USB3 fácil de usar.
Objetivo para cámara de Visión por computadora de 20MP
El campo de visión requerido en esta aplicación de inspección es de al menos 16x10,5 mm. Dado que se trata de un área muy pequeña, recomendamos utilizar un objetivo telecéntrico. Los objetivos telecéntricos se emplean en aplicaciones de Visión por computadora donde se requieren mediciones de alta precisión. Esto se debe a que un objetivo telecéntrico prácticamente no presenta distorsión, errores de perspectiva ni viñeteo. La distancia de trabajo fija y el número F fijo del objetivo telecéntrico deben tenerse en cuenta al utilizar un objetivo telecéntrico.
La cámara seleccionada de 20MP para este sistema de inspección de insectos cuenta con un sensor de imagen de 1”, el sensor Sony IMX183. Para calcular el objetivo telecéntrico más adecuado para esta cámara de Visión por computadora, hemos utilizado nuestra herramienta online de cálculo de objetivos telecéntricos. En función de la resolución de la cámara y el tamaño de píxel de la cámara, se puede calcular la magnificación requerida del objetivo telecéntrico.
Para capturar imágenes de un campo de visión de al menos 16x10,5 mm, la calculadora indica que se requiere una magnificación del objetivo de 0,82X o inferior. Al visitar nuestra página de objetivos telecéntricos, se muestra una variedad de objetivos telecéntricos. El cliente que utilizará este objetivo para la inspección de insectos aún era flexible en cuanto a la distancia de trabajo, con requisitos de una distancia de trabajo entre 50 y 350 mm. Nuestro objetivo telecéntrico de magnificación 0,8X para sensores de imagen de hasta 1,1” resulta ser una excelente solución de Visión por computadora para la inspección de insectos. Nuestra herramienta de cálculo de objetivos telecéntricos muestra que, al utilizar este objetivo telecéntrico en combinación con la cámara de Visión por computadora de 20MP, se obtiene un campo de visión ligeramente mayor: 11,02x16,49 mm. La distancia de trabajo fija de 110 mm de este objetivo telecéntrico de magnificación 0,8X se ajusta a las especificaciones del cliente.
Calculadora de Objetivos Telecéntricos
Accesorios para aplicaciones de Visión por computadora
Nuestras cámaras de Visión por computadora, como la recomendada cámara de 20MP, deben conectarse a un PC y se necesita utilizar software para procesar las imágenes. Para garantizar una conexión estable entre el PC y la cámara, recomendamos utilizar uno de nuestros cables USB3. Por ejemplo, para este sistema de visión de inspección de insectos, se utiliza un cable USB3.0 de 4,6 metros.
Además de añadir un cable USB3 a la configuración de la cámara, se seleccionó una placa de montaje para trípode para facilitar la integración del sistema de inspección de insectos.
Iluminación para la inspección de insectos
Para resaltar los detalles de los insectos y aumentar el contraste, se añade iluminación de visión por máquina al sistema de inspección de insectos. Para ejecutar la inspección de objetos muy pequeños como los insectos, un anillo de luz ofrece la mejor solución de Visión por computadora. Colocar un anillo de luz sobre los insectos permite una iluminación uniforme, proporcionando una imagen en la que todas las características del insecto son claramente visibles.
Nuestro anillo de luz de campo claro de tamaño estándar, que incluso está disponible en luz blanca en nuestro stock local Express, ofrece una solución de iluminación de Visión por computadora adecuada. En la mayoría de las aplicaciones estándar de Visión por computadora, se utiliza con mayor frecuencia la iluminación blanca. Además de la luz blanca, nuestra iluminación de visión por máquina también está disponible en tipos de luz roja, verde y azul. Especialmente para esta aplicación de Visión por computadora, donde se capturan imágenes para la inspección de insectos, se recomienda una luz roja en lugar de una luz blanca. Los insectos no pueden ver longitudes de onda en el espectro de luz roja. De este modo, los insectos no se verán afectados por la luz intensa.
Para facilitar la posibilidad de atenuar la luz, se sugirió nuestro controlador de luz de 24V/60W, que también funciona como fuente de alimentación. Sin embargo, cabe señalar que una fuente de alimentación estándar de 24V también puede cumplir con este requisito.
Software de visión por computadora para la inspección de insectos
Una sola cámara, objetivo e iluminación no constituyen un sistema completo de inspección de insectos. Para la solución real de Visión por computadora, se requiere software de procesamiento de imágenes para detectar todos los detalles de los insectos. Nuestras cámaras son compatibles con GenIcam, lo que significa que pueden utilizarse con una variedad de software de terceros, incluyendo MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV y software para Arm Boards.
Para la primera programación, se puede utilizar nuestro Kit de Desarrollo de Software (SDK) gratuito para capturar y guardar imágenes y configurar los parámetros de la cámara para la inspección de insectos. El SDK es compatible con sistemas operativos como Windows, Linux y Android, y es compatible con PCs convencionales e industriales y plataformas ARM. El SDK admite lenguajes de programación como C++, C#/.NET y Python. Es posible adquirir lenguajes adicionales bajo solicitud; estos no están incluidos en el paquete estándar.
En este ejemplo de aplicación de Visión por computadora para la inspección de insectos, el cliente prefirió desarrollar su propio software en Python. Nuestro SDK puede consultarse para programas de ejemplo, incluyendo la muestra de Python para adquirir imágenes. Uno de los artículos en nuestro Centro de Conocimiento proporciona más información sobre el uso de una muestra de Python usando PyCharm.
Soporte para aplicaciones de Visión por computadora
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