Flesinspectie vision systeem
Max Reijngoudt
Bij het inspecteren van de inhoud van flessen, is de integratie van een hoogwaardig flesinspectie vision systeem cruciaal om het materiaal in de flessen te detecteren en te inspecteren. We begrijpen dat het moeilijk kan zijn om de juiste cameraopstelling, verlichting en software te bepalen. In slechts 4 stappen leidt dit artikel u naar het selecteren van de juiste vision hardware en software
Een van onze vision engineers adviseert een voorbeeld van een testcameraopstelling en software voor dit vision systeem voor flesinspectie. Via de links zijn onze producten en prijzen direct zichtbaar voor directe toegang tot informatie over dit flesinspectie vision systeem.
Voor deze testopstelling wilde de onderzoeker die een flesinspectie vision systeem zocht, beelden maken van glazen flessen om de vloeistof in de fles te inspecteren. Deeltjes in oplosmiddel moesten worden gedetecteerd om de specifieke vloeistof in de fles te classificeren. Door een machine vision systeem te gebruiken om deze deeltjes te detecteren, konden we de vloeistof in de flessen goedkeuren of afkeuren voor verder gebruik op basis van de hoeveelheid en grootte van de deeltjes.
Table of contents
Machine vision camera selectie
Eerst beginnen we met de selectie van de industriële camera voor het vision systeem voor flesinspectie. De aanbeveling voor onze 20MP USB3 camera ‘MER2-2000-19U3C’ is gebaseerd op de specificaties van de toepassing van de onderzoeker. Ten eerste wist de onderzoeker niet welke camera interface hij nodig had en had hij geen specifieke voorkeur voor een interface. Wanneer de afstand tussen een pc en camera korter is dan 4,6 meter, wordt een USB3 camera interface is advised to benefit from the 4 times higher bandwidth than a GigE Camera, gegevensoverdracht en stroom via slechts 1 kabel en het prijsvoordeel.
Om de vloeistofkleuren te onderscheiden, is gekozen voor een kleurencamera. Verder worden er alleen beelden gemaakt wanneer zowel de camera als de flessen stilstaan. Daarom adviseren we voor dit specifieke vision systeem voor flesinspectie een rolling shutter camera te gebruiken in plaats van een global shutter camera. Meer over Global shutter vs. Rolling shutter kunt u lezen in dit artikel in ons Kenniscentrum.
Om de vereiste resolutie te bepalen, die voor de onderzoeker vooraf nog onzeker was, boden we hem support door het volgende te berekenen. De onderzoeker wil graag beelden maken van één fles van 20x80mm per keer. Om binnen dit gezichtsveld (Field of View) de kleinste deeltjes van ongeveer 0,05 mm te zien, is een systeemresolutie van 0,017 mm/pixel nodig. Uitgaande van 3 pixels per kleinste deeltje, waren er minstens 3300x4800 pixels nodig. De 20MP camera met de Sony IMX183 sensor heeft 5496x3672 pixels, wat resulteert in een systeemresolutie van zelfs 0,015mm/pixel. Onze MER2-2000-19U3C camera biedt een uitstekende oplossing met hoge resolutie voor nauwkeurige detectie van deeltjes voor flesinspectie.
Lens voor Sony IMX183 sensor
De geselecteerde 20MP camera voor dit flesinspectie vision systeem heeft een Sony IMX183 sensor, dit is een 1" sensor. Om te bepalen welke lens het meest geschikt is voor dit vision systeem, hebben we gebruik gemaakt van onze online lens calculator. Op basis van 2 specificaties van het vision systeem, het vereiste horizontale gezichtsveld (FOV) en de werkafstand (WD), wordt de juiste brandpuntsafstand (focal length) berekend. De afbeelding aan de rechterkant toont deze berekening, die ook gebaseerd is op de cameraresolutie en de pixelgrootte van de camera.
De onderzoeker heeft een FOV van 80x20mm nodig en geeft de voorkeur aan een WD tussen 100 en 150mm. De berekening laat zien dat voor deze specificaties een 16MM focal length lens wordt aanbevolen. Er wordt ook aangetoond dat de werkafstand 113 mm zal zijn en dat het gezichtsveld iets groter zal zijn dan gewenst. Dit heeft te maken met de grootte van de camerasensor, die niet hetzelfde aantal pixels heeft als het FOV van 80x20mm. Het uiteindelijke FOV zal ongeveer 80x53mm zijn. Onze 16MM F2.8 C-mount lens, de VA-LCM-20MP-16MM-F2.8-110 is een non-distortion lens (< 0.5%) die een goede oplossing biedt voor de 20MP camera.
Verlichting voor flesinspectie
Het toevoegen van machine vision verlichting aan het flesinspectiesysteem verhoogt het contrast en accentueert de vloeistofkleuren en deeltjes. Om de contouren van de flessen zo min mogelijk te belichten en schaduwen te elimineren, wordt een backlight geadviseerd. Het verbeterde contrast bij gebruik van een backlight voor het flesinspectie vision systeem maakt het gemakkelijker om de deeltjes in de vloeistof te detecteren. Al onze back lights zijn standaard uitgerust met een diffuser. Voor de verlichting adviseren we een back light die ongeveer 10% groter is dan het Field of View. Onze Bottom Lit Back Light ‘VA-BLBL2-100X100-W’ biedt een goede oplossing met zijn afmetingen van 100x100 mm. Bovendien is de back light beschikbaar op onze Express voorraad, wat betekent dat het onmiddellijk kan worden verzonden vanuit de lokale Express voorraad.
Om de reflecties van glazen flessen te minimaliseren, worden zowel een polariserende sheet als een polariserend lensfilter aanbevolen voor dit specifieke vision systeem voor flesinspectie. Het polariseren van het licht resulteert in een betere zichtbaarheid en een nauwkeurige analyse van de vloeistoffen en deeltjes in de flessen. We hebben gebruik gemaakt van:
- Een polariserende filter sheet: De lineaire polariserende filter sheet polariseert het tegenlicht wanneer deze voor de lichtbron wordt gehouden. Het kan in de gewenste maat worden geknipt.
- Een polariserende lensfilter: Het lensfilter is gemaakt voor C-mount lenzen met een filter thread van M35.5xP0.5, zoals de aanbevolen 16MM C-mount lens.
Het gebruik van beide filters resulteert in kruispolarisatie, een techniek waarbij een paar polarisatoren wordt gebruikt die verder wordt uitgelegd in dit Knowledge Center artikel: Polarization in your machine vision application | VA Imaging Knowledge Center.
Beeldverwerkingssoftware voor flesinspectie
Een enkele camera, lens en verlichting vormen geen volledig vision systeem voor flesinspectie. Voor de daadwerkelijke flesinspectie is beeldverwerkingssoftware nodig om de deeltjes in de flessen te detecteren. Onze camera's zijn compatibel met GenIcam, wat betekent dat ze gebruikt kunnen worden met verschillende software van derden, waaronder MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV en Arm Boards software. Voor een eerste programmering kan onze gratis SDK worden gebruikt om beelden op te nemen en de cameraparameters in te stellen. De software development kit is compatibel met normale en industriële pc's en ARM-platforms, waaronder NVIDIA TX-serie en Raspberry Pi. Ondersteunde besturingssystemen zijn Windows, Linux en Android. Besturingssystemen Notably en Apple MAC OS worden niet ondersteund voor industrieel gebruik, maar engineers kunnen een virtuele machine met Windows of Linux op MAC draaien voor compatibiliteit. De SDK ondersteunt programmeertalen zoals C++, C#/.NET en Python. Het is mogelijk om op verzoek extra talen te verkrijgen, deze zijn niet inbegrepen in het standaardpakket.
Voor deze voorbeeldtoepassing van flesinspectie, stelde de onderzoeker het op prijs om met software te werken die eenvoudig te gebruiken is voor lager opgeleide collega's. Daarom is het gebruik van Zebra Aurora Vision software aangeraden. Deze sterke en gebruiksvriendelijke software biedt een robuuste grafische omgeving die aanvoelt als 'een toolbox'.
Met behulp van deze software als aanvulling op uw flesinspectie vision systeem kunnen zowel de grootte van de deeltjes als de hoeveelheid deeltjes worden gedetecteerd. Om kennis te vergaren over de Aurora Vision software, is de gratis Lite versie met alle beschikbare standaardalgoritmen werd gebruikt. Ook de flesinspectievoorbeelden op de website van Zebra Technologies gaven een goede eerste indruk van de software: Flesinspectie - Aurora Vision
Flesinspectie applicaties
Een vision systeem voor flesinspectie wordt ook gebruikt in diverse andere toepassingen en industrieën. Dit vision systeem werd geadviseerd voor flesinspectie in de chemische industrie. Het wordt echter ook vaak gebruikt in de drankenindustrie, farmaceutische industrie en voedingsmiddelenindustrie. Een vision systeem kan bijvoorbeeld het tellen en analyseren van talloze flessen in een hoog tempo automatiseren in de voedselproductie. Voor beeldvorming met hoge snelheid zou een industriële vision camera zoals our 1.6MP camera with 227fps op volledige resolutie een uitstekende vision hardware oplossing kunnen bieden.
Naast het inspecteren van de deeltjes in de vloeistof door het glas van de fles, kan een vision systeem ook worden gebruikt voor het detecteren van defecten in het glas van de fles. Wanneer u barsten of misplaatsingen wilt detecteren, worden een vision camera en machine vision verlichting vaak gebruikt door engineers, fabrikanten en onderzoekers.
Support voor flesinspectie vision systemen
Wilt u ondersteuning van een van onze machine vision experts bij het maken van uw eigen vision systeem voor flesinspectie? Of een ander soortgelijk vision systeem? Aarzel dan niet om contact met ons op te nemen via onderstaand formulier!
