Pick & Place-systeem met een computer vision-camera
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.
Computer vision camera selectie
In dit specifieke geval begon onze machine vision-expert met een aanbeveling voor het hoofdonderdeel van het pick & place vision-systeem: de industriële camera. Bij het selecteren van de meest geschikte camera zijn enkele specificaties cruciaal:
Camera-interface
Er zijn diverse interfaces beschikbaar om uit te kiezen voor een vision-systeem, zoals de Applicatie met pick-and-place-robot. USB3 en GigE zijn de interfaces die het meest door onze klanten worden gebruikt. De USB3-interface is ideaal voor projecten waarbij de afstand tussen pc en camera maximaal 4,6 meter is. De kabellengte is beperkt, of er moeten speciale actieve high-flex-kabels worden gebruikt. Dit wordt geadviseerd in dit robot vision-systeem; meer hierover vindt u later in dit artikel in de sectie “Vision-systeemkenmerken”. Daarnaast hebben USB3-camera's vier keer de bandwidth van GigE-camera's. In tegenstelling tot de USB3-interface zijn GigE-camera's uitstekend voor projecten waarbij de afstand tussen pc en camera oploopt tot 100 meter.
In deze Applicatie was een hoge bandwidth niet vereist en was de afstand tussen pc en camera slechts 4 meter. De klant gaf er echter de voorkeur aan dat de camera-installatie zo eenvoudig mogelijk was. 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 computer vision-camera met USB3-interface 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.
Resolutie van industriële camera
Onze klant gaf aan dat hij een systeemresolutie van ten minste 0,3mm/pixel wilde hebben binnen een gezichtsveld van 500 x 375mm. Met deze minimale resolutie moeten zij de volgende inspectieactiviteiten kunnen uitvoeren:
🔸 Nauwkeurige vormcontrole: Om alle producten op te pakken, 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 maatcontrole: De producten die door de robotarm moeten worden opgepakt, zijn verkrijgbaar in vier verschillende afmetingen. 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 vermeld, kunnen de producten verschillende kleuren hebben. De achtergrond moet van de producten worden onderscheiden. Daarom is voldoende resolutie voor nauwkeurige kleurcontrole belangrijk.
Lensselectie voor Pick & Place-systeem
Een camera kan niet worden gebruikt zonder een lens. Om te bepalen welke C-mount lens het meest geschikt is voor de 3MP USB3-camera, heeft de machine vision-expert enkele berekeningen uitgevoerd in onze lenscalculator. De berekening was gebaseerd op de specificaties:
Vereist gezichtsveld = 500x375mm
Maximale werkafstand = 1300mm
De lenscalculator toont dat bij een werkafstand van precies 1300mm, de berekende brandpuntsafstand van de lens 18MM is. Een C-mount lens met deze brandpuntsafstand bestaat niet, daarom wordt een lens met een brandpuntsafstand van 16MM aanbevolen. De werkafstand kan worden verkleind tot 1150mm voor een gezichtsveld van 500x375mm. Dit wordt weergegeven 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 deze tot de meest lichtgevoelige lenzen behoort die wij aanbieden. Daarnaast bedraagt het scheidend 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 onze USB3-kabels. Voor dit specifieke pick & place vision-systeem adviseerde de machine vision-expert om onze actieve Highflex USB3-kabels te gebruiken. Onze Highflex-kabels zijn ontworpen voor gebruik in applicaties waar zij voortdurend bewegen. In dit geval beweegt de robotarm continu en profiteert de klant van 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 Applicatie waarin een robotarm continu beweegt, zoals dit pick & place-systeem, is een correcte cameramontage 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, raakt de computer vision-camera zelf niet beschadigd. Onze 3MP-camera maakt deel uit van de MER2-serie camera's en kan daarom worden gebruikt 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!