Telecamere Machine Vision per la selezione e il riciclaggio dei rifiuti
Max Reijngoudt
La tecnologia avanzata, come la machine vision, sta assumendo un ruolo sempre più cruciale nel migliorare il modo in cui selezioniamo e ricicliamo i rifiuti. Un sistema di visione con telecamere machine vision rende il riciclaggio più veloce e preciso. Nella maggior parte dei casi, queste telecamere vengono installate sopra i nastri trasportatori negli impianti di riciclaggio. Mentre i rifiuti scorrono lungo il nastro, le telecamere scattano immagini di alta qualità degli oggetti. Utilizzando software di computer vision, le telecamere machine vision possono riconoscere rapidamente diversi materiali come plastica, metalli e carta. Questo processo automatizzato aiuta a selezionare correttamente i rifiuti, riducendo gli errori e risparmiando tempo e denaro.
Sommario
Uno dei clienti di VA Imaging si è rivolto a noi per ricevere assistenza nella selezione di una configurazione adatta di Telecamera per visione artificiale per la selezione dei rifiuti. Uno dei nostri esperti di visione ha consigliato all’azienda di riciclaggio una soluzione completa basata sulle specifiche della loro applicazione. Questo articolo descrive in soli 5 passaggi come sono stati selezionati tutti i componenti di visione per il sistema di selezione e riciclaggio dei rifiuti. Desideri ricevere una consulenza personalizzata per la tua applicazione? Condividi semplicemente alcune specifiche del tuo progetto qui sotto e ti contatteremo.
Selezione della telecamera per il sistema di selezione dei rifiuti
Consigliare la configurazione corretta per l'applicazione di selezione dei rifiuti inizia con la scelta di una Telecamera machine vision adeguata. L’esperto di visione di VA Imaging ha raccomandato l’utilizzo della nostra Telecamera da 16MP ‘ME2S-1610-24U3C’ con sensore Sony IMX542 a causa dei seguenti requisiti richiesti dal cliente.
Innanzitutto, è stata raccomandata un’interfaccia USB3 come interfaccia della Telecamera. Questa scelta si basa sul fatto che il cliente potrebbe beneficiare di una larghezza di banda quattro volte superiore rispetto a una Telecamera Gigabit Ethernet (GigE). Inoltre, l’interfaccia USB3 è consigliata per applicazioni in cui la distanza tra il pc e la Telecamera non supera i 4,6 metri a causa della lunghezza limitata del cavo. Nell’applicazione del cliente, questa distanza era di circa 4 metri. Inoltre, era necessario rilevare diversi colori dei rifiuti. Per questo motivo è stata consigliata una Telecamera a colori.
Inoltre, è stata fatta la scelta di utilizzare una Telecamera global shutter invece di una rolling shutter. Le Telecamere global shutter sono utilizzate in applicazioni in cui la Telecamera o l’oggetto si muove durante l’acquisizione dell’immagine. In questo caso, il nastro trasportatore è in movimento e non si ferma durante l’acquisizione. Una Telecamera rolling shutter, che funziona molto bene per applicazioni stazionarie, non è adatta a questo scopo. L’utilizzo di una Telecamera rolling shutter comporterebbe una notevole distorsione dell’immagine a causa del movimento. Tutte le lattine, bottiglie e altri rifiuti sul nastro trasportatore potrebbero apparire ‘inclinate’ o ‘storte’. In applicazioni industriali come la selezione dei rifiuti, questa distorsione porta a un rilevamento impreciso perché alcuni rifiuti potrebbero non apparire come sono realmente. Una Telecamera global shutter previene questi errori acquisendo immagini realistiche e prive di distorsioni. Maggiori informazioni su Global shutter vs. Rolling shutter sono disponibili in questo articolo nel nostro Knowledge Center.
Il cliente non sapeva quale risoluzione fosse necessaria per riconoscere i diversi tipi di rifiuti. Per questo motivo, il nostro esperto di machine vision si è offerto di aiutare a calcolarla sulla base di due specifiche: il campo visivo richiesto (FOV) in mm e la risoluzione del sistema (mm/pixel). Il nastro trasportatore su cui si muovono i rifiuti ha una larghezza di 425 mm che deve essere visualizzata. L'altezza non era importante. Era richiesta una risoluzione del sistema di almeno 0,1 mm/pixel.
Sulla base di queste informazioni, è stato necessario selezionare una Telecamera machine vision con almeno 4250 pixel di larghezza. La nostra Telecamera 16MP si è rivelata un'ottima soluzione. Questa Telecamera dispone di 5320x3032 pixel, ottenendo così una risoluzione del sistema di addirittura 0,08 mm/pixel. Il calcolo è mostrato nella Figura 1, il calcolo della risoluzione creato in Microsoft Excel.
In conclusione, questa Telecamera a colori 16MP con sensore IMX542 offre una soluzione machine vision conveniente per la selezione e il riciclaggio dei rifiuti, beneficiando al contempo dell'elevata risoluzione e sensibilità alla luce.
Selezione di obiettivo per Telecamera IMX542
Per la Telecamera visione 16MP, l’esperto di visione di VA Imaging ha selezionato un obiettivo C-mount appropriato per la Telecamera. La lunghezza focale corretta dell’obiettivo è stata calcolata dall’esperto di visione sulla base di due specifiche: il campo visivo (FOV) in mm e la distanza di lavoro in mm. La distanza di lavoro è la distanza dall’oggetto alla Telecamera. Inoltre, è importante selezionare un obiettivo adatto alla dimensione del sensore della Telecamera 16MP. Il sensore della Telecamera 16MP ha una dimensione di 1,1” ed è il Sony IMX542.
Per calcolare l'obiettivo C-mount più adatto per questa Telecamera machine vision, VA Imaging mette a disposizione il proprio strumento online di calcolo Obiettivo. In base alla risoluzione della Telecamera, al campo visivo richiesto e alla distanza di lavoro, è possibile calcolare la lunghezza focale. Il cliente ha indicato di voler visualizzare almeno 425 mm di larghezza a una distanza di lavoro compresa tra 950 e 1350 mm.
Il nostro obiettivo 35MM C-mount ‘VA-LCM-25MP-35MM-F2.4-120’ si è rivelato un ottimo obiettivo per la Telecamera 16MP. Utilizzando il nostro obiettivo 35MM a una distanza di lavoro di circa 1056mm si ottiene un campo visivo di 425x242mm. Questo è illustrato nella Figura 2, il calcolo della lunghezza focale dell’obiettivo.
Accessori per sistema di selezione dei rifiuti
Le Telecamere Machine vision, come la Telecamera 16MP, devono essere collegate a un pc. Per garantire una connessione stabile tra questo pc e la Telecamera machine vision, l’esperto di machine vision ha consigliato di utilizzare uno dei cavi USB3 di VA Imaging. Per questo sistema di visione per la selezione dei rifiuti, è stato raccomandato il nostro cavo USB3 da 4,6 metri in base al fatto che la distanza tra il pc del cliente e la Telecamera è di 4 metri.
Inoltre, la nostra piastra di montaggio su treppiede per questa Telecamera con sensore IMX542 è stata selezionata dall’esperto di visione per una facile integrazione del sistema di riconoscimento dei rifiuti.
Illuminazione Machine vision per il riconoscimento dei rifiuti
Aggiungere illuminazione machine vision a un sistema di visione come questa applicazione di selezione dei rifiuti è altamente raccomandato. Il cliente ha riferito all’esperto di machine vision di VA Imaging che l’ambiente della fabbrica in cui verrà installato il sistema non era ben illuminato. Per questo motivo hanno deciso di posizionare un box chiuso attorno al nastro trasportatore dove verranno rilevati i rifiuti.
I prodotti sul nastro trasportatore sono tutti molto diversi tra loro. Da lattine a bottiglie, in tutti i tipi di materiali e colori, devono essere rilevati per garantire una corretta selezione dei rifiuti e il successivo riciclaggio. Per illuminare tutti i rifiuti in modo il più uniforme possibile e con riflessi minimi, si consiglia di utilizzare 2 dei nostri proiettori LED: Industrial LED Spot light VA SL-90x80-W. Uno dei maggiori vantaggi per questo sistema di selezione dei rifiuti è che i proiettori LED sono forniti con tre obiettivi ottici. Scegliendo l’obiettivo ottico corretto (30, 60 o 90 gradi), possono essere posizionati nell’angolo ottico che offre la luce più ideale per l’applicazione. Questo offre molta flessibilità al cliente.
Per escludere tutta la luce ambientale nella fabbrica, il nostro esperto di machine vision ha inoltre raccomandato di costruire un box attorno al nastro trasportatore. Il consiglio è di rendere il box, ad esempio tramite verniciatura, completamente bianco all’interno. Successivamente, posizionare i proiettori LED su due lati interni del box e orientarli verso l’alto. In questo modo, la luce ‘rimbalza’ sul soffitto del box e scende sui rifiuti presenti sul nastro trasportatore. La luce sarà distribuita in modo uniforme.
Per alimentare le due luci LED, è stato raccomandato il nostro alimentatore 24V 150W. Questo alimentatore funziona come un controller di luce, consentendo di attivare e regolare l’intensità dei proiettori LED. Inoltre, cavi di prolunga possono essere selezionati sul nostro sito web, se desiderato.
Software di elaborazione delle immagini per il riconoscimento dei rifiuti
Questo specifico cliente non aveva ancora esperienza nella selezione dell’hardware per un sistema di visione per la selezione dei rifiuti. Tuttavia, la loro azienda era molto esperta nella scrittura e implementazione di software. Per questa specifica applicazione di machine vision nella selezione dei rifiuti, il cliente ha preferito scrivere il proprio software in Python. Ha deciso di consultare il nostro SDK gratuito per programmi di esempio, incluso il campione Python per acquisire immagini. Uno degli articoli presenti nel nostro Knowledge Center fornisce ulteriori informazioni su come utilizzare un campione Python con PyCharm.
Per la programmazione iniziale, è stato utilizzato il nostro Software Development Kit (SDK) gratuito per acquisire e salvare immagini e impostare i parametri della Telecamera per la selezione dei rifiuti. L’SDK supporta sistemi operativi tra cui Windows, Linux e Android ed è compatibile con PC standard e industriali e piattaforme ARM. L’SDK supporta linguaggi di programmazione come C++, C#/.NET e, per questo sistema di visione: Python.
Supporto per applicazioni di machine vision
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