“傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜苛刻的視覺任務(wù)。但當(dāng)你復(fù)盤成本，這種亮點(diǎn)多少會(huì)帶來一絲苦澀。然而貝加萊的集成機(jī)器視覺系統(tǒng)及其使我們能夠?qū)崿F(xiàn)的功能是我們?cè)圏c(diǎn)系統(tǒng)的顯著亮點(diǎn)。”Spilker公司銷售經(jīng)理Mark Possekel。對(duì)Possekel來說，該解決方案完全滿足許多Spilker客戶的要求。
對(duì)視覺功能的需求在上升
Spilker聚焦在制造定制化的卷材加工設(shè)備和沖壓機(jī)細(xì)分市場(chǎng)。對(duì)于Possekel和總經(jīng)理Heinrik Spilker來說，通過更深入的機(jī)器視覺方法擴(kuò)展公司積累多年的自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)是顯而易見的一步。在對(duì)眾多供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估后，該公司為其樣機(jī)系統(tǒng)選擇了兩款產(chǎn)品。
“檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其預(yù)先編程的標(biāo)準(zhǔn)功能，包括壓力控制以及將實(shí)時(shí)圖像與預(yù)定義的理想產(chǎn)品圖像進(jìn)行比較的能力。最重要的是，它也非常易于操作。”Spilker公司程序員兼自動(dòng)化專家Dirk Starke補(bǔ)充道，“但缺點(diǎn)是，它只會(huì)告訴你產(chǎn)品是良品還是次品，并不提供底層的測(cè)量值，而這些測(cè)量值只能通過間接方式獲得，且成本要高得多。它還缺少與產(chǎn)線控制器直接通信的接口。”
圖1 Spilker公司使用的貝加萊智能傳感器可以實(shí)時(shí)提供每個(gè)標(biāo)簽的位置值，然后用于控制系統(tǒng)的模切機(jī)
傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)過于復(fù)雜
為了幫助客戶應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)格的文檔和質(zhì)量保證要求，Spilker還對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器視覺解決方案的供應(yīng)商進(jìn)行了評(píng)估。“這些供應(yīng)商具有在我們的價(jià)格范圍內(nèi)可提供測(cè)量值的系統(tǒng)，我們可以將其用作我們加工工位中的設(shè)定點(diǎn)，也可以傳遞給我們的客戶用作他們的文檔。”Possekel解釋道，“然而，這些獨(dú)立的基于PC的解決方案的問題在于難以將它們集成到機(jī)器控制環(huán)境中。我們還需要接受強(qiáng)化培訓(xùn)，并習(xí)慣于新的工程環(huán)境。尤其是隨著展會(huì)臨近，這可能很容易成為問題。”
貝加萊集成視覺解決難題
Spilker的專家在聽說貝加萊正在研究機(jī)器視覺解決方案時(shí)注意到了這一點(diǎn)。這家機(jī)器制造商一直在使用貝加萊無縫集成的自動(dòng)化產(chǎn)品來內(nèi)部開發(fā)自己的自動(dòng)化解決方案，而不是依靠外部合作伙伴。這意味著其開發(fā)人員已經(jīng)可以輕松使用Automation Studio工程環(huán)境，這也是他們配置相機(jī)的環(huán)境。
在與本地貝加萊辦事處進(jìn)行初步討論后，Spilker展示了為展會(huì)演示所設(shè)想的生產(chǎn)任務(wù)以及所需的測(cè)量方法，此后進(jìn)展相當(dāng)迅速。“貝加萊的視覺專家推薦使用具有集成照明的130萬像素智能傳器，我們遵循了該建議。”Spilker說道。
集成照明和圖像處理
圖像處理完全在相機(jī)中執(zhí)行，僅將對(duì)檢測(cè)結(jié)果的估算留給機(jī)器控制器。僅為1ms的成像精度使Spilker可以設(shè)計(jì)出非常緊密的控制回路來監(jiān)控和調(diào)整沖壓位置 – 從而進(jìn)一步提高工藝穩(wěn)定性。16個(gè)內(nèi)置高性能LED的工作曝光時(shí)間遠(yuǎn)低于100ms。短暫曝光可以最大限度地減少來自外部光源的干擾，縮短圖像處理時(shí)間，并且可以拍攝高速移動(dòng)的物體。智能傳感器配備了多種視覺功能，包括碼類讀取、Blob分析、匹配、OCR和測(cè)量。
為了幫助Spilker進(jìn)一步緩解新相機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)曲線并加快開發(fā)，貝加萊為Spilker的團(tuán)隊(duì)提供了額外的支持。在數(shù)小時(shí)內(nèi)，他們就根據(jù)生產(chǎn)樣品進(jìn)行了初步設(shè)置，并使用視覺系統(tǒng)的集成匹配功能設(shè)置了許多必需的測(cè)量功能。在試點(diǎn)系統(tǒng)上，這些功能將提供三個(gè)位置參數(shù)。如果偏差太大，則會(huì)相應(yīng)調(diào)整加工工位上的工具。
在試點(diǎn)系統(tǒng)上，50mm×70mm的不干膠標(biāo)簽在卷對(duì)卷過程中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打孔，每次兩個(gè)，然后在粘貼標(biāo)簽之前在兩個(gè)位置打上額外的孔。卷繞、橫切和旋轉(zhuǎn)模切等機(jī)器組件均安裝在機(jī)器后板上。開放的機(jī)器布置便于檢修各個(gè)組件，全面了解生產(chǎn)過程，并易于安裝智能傳感器。
圖2 借助HTML 5和mapp技術(shù)，Spilker能夠?yàn)橛脩籼峁┰谥悄苁謾C(jī)或平板電腦上進(jìn)行傳統(tǒng)的HMI操作和基于Web操作
Automation Studio作為集成組件
由于智能傳感器直接集成到控制器的工程環(huán)境中并通過OPC UA進(jìn)行通信，因此沒有任何需要編程的接口。通過將位置、方向和其它數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)提供給控制器，驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)θ魏纹钭龀隹焖俣鴾?zhǔn)確的響應(yīng)。“我們開發(fā)了在控制器中處理智能傳感器中測(cè)量值的例程，對(duì)控制回路進(jìn)行了編程，并在機(jī)器的HMI應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺功能的可視化。”Starke說道，“對(duì)智能傳感器的使用證實(shí)了它是一種高度集成的解決方案，可以無縫集成到貝加萊的工程環(huán)境中，并滿足自動(dòng)化開發(fā)人員的需求。”
貝加萊專家和Spilker團(tuán)隊(duì)總共花費(fèi)了不到四天時(shí)間就使試點(diǎn)系統(tǒng)的視覺功能得以啟用和運(yùn)行。而且，這些功能在他們第一次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)就能完美執(zhí)行。
廣泛的機(jī)器視覺功能
貝加萊的mapp Vision軟件解決方案包含廣泛的機(jī)器視覺功能選擇，并封裝在易于配置的軟件模塊中。無需傳統(tǒng)上必需的編程工作。碼類檢測(cè)（識(shí)別）：mapp Vision可以處理40多種不同的條碼類型，包括所有最常見的一維碼和二維碼。該功能可以實(shí)現(xiàn)自我優(yōu)化，即使在極其高速的情況下也能獲得可靠的結(jié)果；文字識(shí)別（OCR）：集成的字符識(shí)別功能可以與深度學(xué)習(xí)算法結(jié)合使用。因此，OCR功能非常可靠，即使圖像質(zhì)量較差也能進(jìn)行高速讀取；形狀檢測(cè)（Blob）：形狀檢測(cè)以微像素精度確定形狀的大小及其重心。它還可以提供有關(guān)方向和平均灰度值的信息；對(duì)象比較（匹配）：匹配功能可以輕松識(shí)別對(duì)象、其位置和方向。除了基于邊緣的匹配之外，還可以使用基于相關(guān)性的匹配；測(cè)量（計(jì)量）：通過計(jì)量，mapp Vision可以提供功能強(qiáng)大且高度精確的測(cè)量?jī)x器。直線或圓弧段的邊緣可以以亞像素精度進(jìn)行測(cè)量。
