Machine vision camera's voor afvalsortering en recycling
Een van de klanten van VA Imaging nam contact op voor hulp bij het selecteren van een geschikte machine
vision-cameraopstelling voor afvalsortering. Een van onze vision-experts adviseerde het recyclingbedrijf over een complete opstelling op basis van de specificaties van hun Applicatie. Dit artikel beschrijft in slechts 5 stappen hoe alle vision-componenten voor het afvalsorterings- & recyclingsysteem werden geselecteerd. Wilt u persoonlijk advies ontvangen voor uw Applicatie? Deel hieronder eenvoudig enkele specificaties van uw project en wij nemen contact met u op.
Cameraselectie voor afvalsorteersysteem
Het adviseren van de juiste opstelling voor de afvalsorteringstoepassing begint met het selecteren van een geschikte machine vision-camera. De vision-expert van VA Imaging adviseerde om onze 16MP-camera ‘ME2S-1610-24U3C’ met de Sony IMX542-sensor te gebruiken vanwege
de volgende vereisten die door de klant zijn gesteld.
Allereerst werd een USB3-interface aanbevolen als camera-interface. Dit was gebaseerd op het feit dat de klant kon profiteren van de viermaal hogere bandwidth in vergelijking met een GigE-camera. Daarnaast wordt de USB3-interface aanbevolen voor applicaties waarbij de afstand tussen de pc en de camera niet meer dan 4,6 meter bedraagt vanwege de beperkte kabellengte. In de Applicatie van de klant was deze lengte ongeveer 4 meter. Verder moesten verschillende kleuren afval worden gedetecteerd. Daarom werd een kleurencamera geadviseerd.
Daarnaast is gekozen voor een global shutter-camera in plaats van een rolling shutter-camera. Global shutter-camera's worden gebruikt in applicaties waarbij de camera of het object beweegt terwijl het beeld wordt vastgelegd. In dit geval beweegt de transportband en stopt deze niet tijdens de beeldopname. Een rolling shutter-camera, die uitstekend werkt voor stationaire applicaties, is hiervoor niet geschikt. Het gebruik van een rolling shutter-camera zou door de beweging leiden tot veel beeldvervorming. Alle blikjes, flessen en ander afval op de transportband kunnen ‘scheef’ of ‘gekanteld’ lijken. In industriële applicaties zoals afvalsortering leidt deze vervorming tot onnauwkeurige detectie, omdat sommige afvalstoffen mogelijk niet verschijnen zoals ze werkelijk zijn. Een global shutter-camera voorkomt deze fouten door realistische, onvervormde beelden vast te leggen. Meer informatie over Global shutter vs. Rolling shutter vindt u in dit artikel in ons Kenniscentrum.
De klant wist niet welke resolutie vereist was om de verschillende soorten afval te herkennen. Daarom bood onze machine vision-expert aan om dit te helpen berekenen op basis van twee specificaties: het vereiste gezichtsveld (FOV) in mm en systeemresolutie (mm/pixel). De transportband waarop het afval beweegt, heeft een breedte van 425mm die in beeld moest worden gebracht. De hoogte was niet belangrijk. Er was een systeemresolutie van minimaal 0,1mm/pixel vereist.
Op basis van deze informatie moest een machine vision-camera met een breedte van minimaal 4250 pixels worden geselecteerd. Onze 16MP-camera bleek een uitstekende oplossing te zijn. Deze camera heeft 5320x3032 pixels, wat resulteert in een systeemresolutie van zelfs 0,08mm/pixel. De berekening wordt weergegeven in Figuur 1, de resolutieberekening die in Microsoft Excel is gemaakt.
Concluderend biedt deze 16MP-kleurencamera met de IMX542-sensor een betaalbare machine vision-cameraoplossing voor afvalsortering en recycling, terwijl wordt geprofiteerd van de hoge resolutie en lichtgevoeligheid.
Keuze van lens voor IMX542-camera
Om de 16MP vision camera te laten werken, heeft de vision expert van VA Imaging een geschikte C-mount lens voor de camera geselecteerd. De juiste lens met brandpuntsafstand werd door de vision expert berekend op basis van wederom twee specificaties: het gezichtsveld (FOV) in mm en de werkafstand in mm. De werkafstand is de afstand van het object tot de camera. Daarnaast is het belangrijk om een lens te selecteren die geschikt is voor de sensorgrootte van de 16MP camera. De 16MP sensor. camera heeft een beeldsensor met een grootte van 1.1”, de Sony IMX542
Om de meest geschikte C-mount lens voor deze machine vision camera te berekenen, biedt VA Imaging zijn eigen online Lens calculator tool. Op basis van de cameraresolutie, het vereiste gezichtsveld en de werkafstand kon de brandpuntsafstand worden berekend. De klant gaf aan dat hij minimaal 425 mm breedte wilde zien bij een werkafstand tussen 950 en 1350 mm.
Onze 35MM C-mount lens 'VA-LCM-25MP-35MM-F2.4-120' bleek een geweldige lens te zijn voor de 16MP camera. Bij gebruik van onze 35MM lens op een werkafstand van ongeveer 1056mm resulteert dit in een beeldveld van 425x242mm. Dit wordt weergegeven in figuur 2, de berekening van de brandpuntsafstand van de lens.
Accessoires voor afvalsorteersysteem
Machine vision-camera's, zoals de 16MP-camera, moeten worden aangesloten op een pc. Om een stabiele verbinding tussen deze pc en de machine vision-camera te waarborgen, adviseerde de machine vision-expert om een van de USB3-kabels van VA Imaging te gebruiken. Voor dit vision-systeem voor afvalsortering werd onze USB3-kabel van 4,6 meter aanbevolen op basis van het feit dat de afstand tussen de pc van de klant en de camera 4 meter is.
Daarnaast werd onze statiefmontageplaat voor deze IMX542-sensorcamera door de vision-expert geselecteerd voor eenvoudige integratie van het afvalherkenningssysteem.
Machine vision verlichting voor afvalherkenning
Het toevoegen van machine vision-verlichting aan een vision-systeem zoals deze toepassing voor afvalsortering wordt sterk aanbevolen. De klant vertelde de machine vision-expert van VA Imaging dat de fabrieksomgeving waar de opstelling zal worden geplaatst niet goed verlicht was. Daarom besloten zij een afgesloten box rond de transportband te plaatsen waarop het afval wordt gedetecteerd.
De producten op de transportband verschillen allemaal sterk. Van blikjes tot flessen, in allerlei materialen en kleuren, moeten zij worden gedetecteerd voor correcte afvalsortering en recycling achteraf. Om al het afval zo gelijkmatig mogelijk en met minimale reflectie te verlichten, wordt aanbevolen 2 van onze LED spots te gebruiken: Industriële LED spot VA SL-90x80-W. Een van de grootste voordelen voor dit afvalsorteringssysteem is dat de LED spots worden geleverd met drie optische lenzen. Door de juiste optische lens (30,60 of 90 graden) te kiezen, kunnen zij onder de optische hoek worden geplaatst die het meest ideale licht voor de Applicatie geeft. Dit biedt veel flexibiliteit voor de klant.
Om al het omgevingslicht in de fabriek uit te sluiten, adviseerde onze machine vision-expert ook om een box rond de transportband te bouwen. Het advies is om de box, bijvoorbeeld door deze te schilderen, aan de binnenzijde volledig wit te maken. Plaats vervolgens de LED spots aan twee binnenzijden van de box en richt ze omhoog. Op deze manier 'weerkaatst' het licht naar het plafond van de box en omlaag op het afval dat zich op de transportband bevindt. Het licht wordt gelijkmatig verdeeld.
Voor de voeding van de twee LED-lampen werd onze 24V 150W voeding aanbevolen. Deze voeding werkt als lichtcontroller, waardoor de LED spots kunnen worden getriggerd en gedimd. Daarnaast kunnen desgewenst verlengkabels op onze website worden geselecteerd.
Beeldverwerkingssoftware voor afvalherkenning
Deze specifieke klant had nog geen ervaring met het selecteren van hardware voor een vision-systeem voor afvalsortering. Hun bedrijf had echter veel ervaring met het schrijven en implementeren van software. Voor deze specifieke machine vision Applicatie voor afvalsortering gaf de klant de voorkeur aan het schrijven van eigen software in Python. Zij besloten onze gratis SDK te raadplegen voor voorbeeldprogramma's, waaronder de Python sample voor het vastleggen van beelden. Een van de artikelen in ons Knowledge Center biedt meer informatie over het gebruik van een Python sample met PyCharm.
Voor de initiële programmering werd onze gratis Software Development Kit (SDK) gebruikt om beelden vast te leggen en op te slaan en de cameraparameters voor de afvalsortering in te stellen. De SDK ondersteunt besturingssystemen, waaronder Windows, Linux en Android, en is compatibel met reguliere en industriële pc's en ARM-platforms. De SDK ondersteunt programmeertalen zoals C++, C#/.NET en, voor dit vision-systeem: Python.
Ondersteuning voor machine vision-toepassingen
Wilt u ondersteuning van een van onze machine vision experts voor de beste machine vision oplossing voor afvalsortering? Of een andere soortgelijke recycling of afvaltoepassing? Aarzel niet om contact op te nemen via het formulier via deze link: Ondersteuning voor Vision Application.