Pick & Place-systeem met een computer vision-camera
Max Reijngoudt
De juiste integratie van computer vision-camera's is erg belangrijk voor pick & place vision-systemen in automatisering. Eenvoudig gezegd is pick-and-place automatisering het proces waarbij machines producten oppakken en naar een aangewezen plek brengen. Stelt u zich een productielijn voor waar producten van de ene container naar de andere worden verplaatst. Precisie is essentieel en met de meest geschikte computer vision camera in uw opstelling is dit mogelijk. Of u deze nu gebruikt in uw verpakkingsfaciliteit, logistiek magazijn of een productiefaciliteit, onze industriële camera's bieden de vision-oplossing die u nodig hebt voor uw pick-and-place-systeem. Dit artikel richt zich vooral op het gebruik van een robotarm uitgerust met een computer vision camera voor deze taak.
De computer vision camera, gemonteerd op de robotarm, zorgt voor een nauwkeurige identificatie en positionering van producten in een doos. Door middel van beeldverwerking bepaalt het systeem de exacte oriëntatie van elk item. Op deze manier wordt ervoor gezorgd dat de robotarm de items correct pakt en ze op een georganiseerde manier op een pallet plaatst.
In slechts vijf stappen begeleidt dit artikel je bij het selecteren van de juiste computer vision camera hardware voor jouw pick-and-place systeem.
Table of contents
Computer vision camera selectie
In dit specifieke geval begon onze machine vision expert met een aanbeveling voor het belangrijkste onderdeel van het pick & place vision systeem: de industriële camera. Een paar specificaties zijn cruciaal bij het selecteren van de meest geschikte camera:
Camera Interface
Er zijn verschillende interfaces beschikbaar om uit te kiezen voor een vision systeem zoals de pick & place robottoepassing. USB3 en GigE zijn de meest gebruikte interfaces door onze klanten. De USB3 interface is ideaal voor projecten waarbij de lengte tussen pc en camera maximaal 4,6 meter is. De kabellengte is beperkt, of er moeten speciale actieve high flex kabels gebruikt worden. Dit wordt geadviseerd in dit robot vision systeem, meer hierover vind je verderop in dit artikel in het gedeelte “Vision System Kenmerken”. Daarnaast hebben USB3-camera's vier keer de bandbreedte van GigE-camera's. In tegenstelling tot de USB3-interface zijn GigE-camera's zeer geschikt voor projecten waarbij de lengte tussen pc en camera tot 100 meter kan reiken.
In deze toepassing was een hoge bandbreedte niet nodig en was de afstand tussen pc en camera slechts 4 meter. De klant wilde echter dat de installatie van de camera zo eenvoudig mogelijk zou zijn. Onze ervaring leert dat GigE als een stabielere verbinding wordt ervaren, maar een USB3 camera is snel en eenvoudig te installeren. Daarom adviseerde de machine vision expert om een USB3-interface computer vision camera te gebruiken.
Kleur of monochroom camera?
Al onze standaard computer vision camera's, die vaak worden gebruikt voor toepassingen zoals een pick & place robot vision systeem, zijn verkrijgbaar in zowel monochroom als kleur. Voor de toepassing van onze klant was een kleurencamera nodig. Dit komt voort uit de wens om verschillende gekleurde producten van elkaar te onderscheiden.
Global Shutter vs. Rolling Shutter
We hebben twee soorten computer vision camera's beschikbaar: Global shutter camera's en Rolling shutter camera's. Het verschil tussen deze twee wordt in grote lijnen uitgelegd in dit artikel over Global shutter vs. Rolling shutter camera's. Het belangrijkste verschil is dat global shutter camera's perfect zijn voor vision-systemen waarbij de camera of het object beweegt terwijl beelden worden vastgelegd. Rolling Shutter Camera's zijn daarentegen beter geschikt voor vision-systemen waarbij zowel het object als de camera stilstaan wanneer de beelden worden gemaakt. Rolling Shutter camera's zijn zeer geschikt voor een stationaire opstelling, iets beperkter, maar daarom betaalbaarder.
Voor dit Pick & Place vision-systeem raadde de machine vision-expert aan om een global shutter camera te gebruiken. Dit is gebaseerd op het feit dat de robotarm, waaraan de camera is bevestigd, zou kunnen bewegen wanneer de beelden worden vastgelegd.
Computer vision cameraresolutie
Onze klant gaf aan dat hij een systeemresolutie wilde van minimaal 0,3 mm/pixel binnen een gezichtsveld van 500 x 375 mm. Met deze minimale resolutie moeten ze de volgende inspectieactiviteiten kunnen uitvoeren:
🔸 Nauwkeurige vormcontrole: Om alle producten te kunnen selecteren, moet de computer vision camera de vorm van de producten kunnen bepalen. Aangezien de producten zowel rechthoekig als vierkant kunnen zijn, is nauwkeurige vormcontrole belangrijk.
🔸 Nauwkeurige dimensionale controle: De producten die opgepakt moeten worden door de robotarm zijn er in vier verschillende maten. Het kleinste product is 10x5 cm, terwijl het grootste product 10x25 cm is. De camera moet, met aanvullende beeldverwerkingssoftware, de afmetingen van de producten nauwkeurig bepalen om ze correct op te pakken.
🔸 Nauwkeurige kleurcontrole: Zoals gezegd kunnen de producten verschillende kleuren hebben. De achtergrond moet onderscheiden worden van de producten. Daarom is voldoende resolutie voor een nauwkeurige kleurcontrole van belang.
Lensselectie voor Pick & Place-systeem
Een camera kan niet gebruikt worden zonder lens. Om erachter te komen welke C-mount lens het meest geschikt is voor de 3MP USB3 camera, heeft de machine vision expert wat berekeningen gedaan in onze lens calculator. De berekening was gebaseerd op de specificaties:
Vereist gezichtsveld = 500x375mm
Maximale werkafstand = 1300mm
De lenscalculator laat zien dat bij een werkafstand van precies 1300mm, de berekende focal length van de lens 18MM is. Deze focal length van een C-mount lens bestaat niet, daarom wordt een 16MM focal length lens aanbevolen. De werkafstand kan worden teruggebracht tot 1150mm voor een beeldhoek van 500x375mm. Dit wordt getoond in de schermafbeelding van de lenscalculator.
Voor dit pick & place vision-systeem adviseerde de machine vision-expert om onze lichtgevoelige 16MM C-mount lens te gebruiken in combinatie met de 3MP computer vision camera. De lens heeft een minimaal F-getal van F1.4, waardoor het een van de meest lichtgevoelige lenzen is die we aanbieden. Daarnaast is het oplossend vermogen van de lens 160lp/mm voor een camera met een pixelgrootte van 3,45 µm.
Vision-systeem Kenmerken
Een set-up voor het Pick & Place vision-systeem is niet compleet zonder toevoeging van de benodigde camera-accessoires. De klant had geen behoefte aan een waterdichte camerabehuizing, extra I/O-kabels voor triggering of andere accessoires. Toch werden de volgende twee attributen aan het systeem toegevoegd.
Highflex USB3-kabels voor robotarm
Om een stabiele verbinding tussen de USB3-camera en de pc te garanderen, adviseren wij onze klanten altijd om onze USB3-kabels te gebruiken. Voor dit specifieke pick & place vision-systeem stelde de machine vision-expert voor om onze highflex actieve USB3-kabels te gebruiken. Onze highflex kabels zijn ontworpen om gebruikt te worden in toepassingen waar ze geconfronteerd worden met continu bewegingen. In dit geval beweegt de robotarm continu en heeft de klant voordeel bij het gebruik van highflex USB3-kabels in plaats van een standaard USB3-kabel van 4,6 m. De highflex kabels zijn voorzien van schroefvergrendeling, gaan langer mee en zijn beter bestand tegen bewegingen. De afstand tussen de camera en de pc is ongeveer 4 meter en daarom kunnen onze 5 meter USB3 highflex kabels worden gebruikt.
Montageplaat voor computer vision camera
In een vision toepassing waarbij een robotarm continu beweegt, zoals dit pick & place systeem, is een goede montage van de camera essentieel. Om de montage van de camera te vergemakkelijken, kan een van onze montageplaten worden gebruikt. Door een montageplaat te gebruiken om de camera op de robotarm te monteren, wordt de computer vision camera zelf niet beschadigd. Onze 3MP camera maakt deel uit van de MER2-serie camera's en kan daarom gebruikt worden in combinatie met deze montageplaat voor MER2-camera's.
Vision Integrator voor pick & place machine
Omdat deze klant geen ervaring heeft met het gebruik van computer vision camera's voor een pick & place systeem, wenste hij extra ondersteuning tijdens de integratie. Als VA Imaging zijn we gespecialiseerd in het aanbieden van hardware en uitstekende productondersteuning door experts in machine vision. Hoewel onze Technical Support engineers lokaal beschikbaar zijn (bijv. Nederland, Duitsland), strekt onze expertise zich niet uit tot het integreren van de beeldverwerkingssoftware en het bezoeken van uw locatie om alle hardware te implementeren.
Voor toepassingen zoals deze pick & place machine met vision camera's hebben we echter partners beschikbaar die u graag helpen. In landen zoals Duitsland, Nederland en België kunnen deze partnerbedrijven naadloos samenwerken met onze computer vision camera's en zorgen voor de software en integratie op locatie. Daarom hebben we voor deze specifieke klant contact opgenomen met een van onze partners die gespecialiseerd is in pick & place systemen waarin een machine vision camera is geïntegreerd.
Ondersteuning voor Pick & Place Vision-systemen
Wilt u dat wij u in contact brengen met een van onze partners, een vision integrator? Of kan een van onze machine vision experts u helpen met het creëren van uw eigen Pick & Place vision systeem met computer vision camera's? Aarzel niet om contact met ons op te nemen via onderstaand formulier!
