VISION CAMERA - MACHINE VISION - MÁY ẢNH CÔNG NGHIỆP

Trước tiên, chúng ta nêu ra các bài toán thực tế tại nhà máy sản xuất:
 

- Trên bao bì sản xuất ra có in logo, tuy nhiên, đôi khi nó bị mờ hoặc mất nét in, chúng tôi không muốn sản phẩm này đến với người tiêu dùng!

- Trên bao bì có mã vạch - barcode, chúng tối muốn đọc tự động và tìm ra sản phẩm có barcode chưa đúng, bị mờ, bị mất nét!

- Trên sản phẩm có in ngày tháng sản xuất, ngày hết hạn và sản phẩm xuất đi Châu Âu do đó chúng tôi không muốn các sản phẩm đó in sai ngày hoặc bị mờ!

- Trên board mạch điện tử của nhà máy có rất nhiều link kiện, tuy nhiên không biết vì một lý do nào đó, có 1 số board bị thiếu linh kiện, làm sao để phát hiện và loại bỏ chúng?

- Các chi tiết được gia công và phải kiểm tra kích thước của chúng liên tục, công nhân của chúng tôi không thể làm nổi việc này!

- Nhà máy chúng tôi sản xuất bánh quy, bánh chạy trên băng tải và chúng tôi muốn robot nhận dạng bánh và sắp vào vĩ bánh!

- Nhãn trên các chai và hộp của chúng tôi đôi khi qua máy dán nhãn tự động bị lệch (không thẳng hàng). Tốc độ máy dán nhãn rất cao mà công nhân không thể đứng để quan sát  tất cả và lấy ra được !

-  ……

 

Chúng tôi không muốn sử dụng con người vào các việc trên, vì số lượng sản phẩm sản xuất ra quá lớn, chúng tôi phải thuê rất nhiều người. Đôi khi việc nhầm lẫn do họ mệt mỏi hoặc cảm xúc không tốt là rất hay xảy ra, năng suất vì thế mà thấp!

 

Nếu bạn thật sự gặp các vấn đề trên, giải pháp cho các bạn là “MÁY ẢNH CÔNG NGHIỆP”, các thuật ngữ tiếng Anh hay gọi là “Vision Camera” hay “Machine Vision”.

 

Vision camera là dạng camera thuộc chuẩn công nghiệp, được thiết kế chụp hình động có tốc độ màn trập (shutter) rất nhanh đảm bảo cho hình chụp được rõ nét. Cảm biến hình ảnh (CCD và CMOS) kết hợp với bộ xử lý hình ảnh, CPU trong camera sẽ tiếp tục xử lý tín hiệu này và gởi đến máy tính, sau khi nhận được hình ảnh phần mềm cài trên máy tính sẽ đưa ra các giải pháp để mang đến kết quả mong muốn.

 

Có hai dạng máy ảnh công nghiệp : Area Scan và Line Scan

- Area Scan : hình ảnh được chụp theo khu vực định sẵn.

- Line Scan : hình ảnh được tạo ra theo cách quét.

A . Phần bên trong của camera :

1. Camera  cơ bản sẽ có các khối sau :

2. Các thông số chính của camera:

- Depth Of Field: độ sâu trường ảnh là khả năng nhìn rõ nét của vật thể trong hình chụp.

- Resolution: độ phân giải của hình ảnh.

- Sensor size: Kích thước của cảm biến camera: gồm nhiều loại, thông dụng thường là  1/3’, 1/2’, 2/3’,1’.

- Chú ý: Sensor size không quy ước là đơn vị đo của cảm biến, nếu sensor 1/3’ thì sẽ có quy cách là 4.8mmx3.6mm, tương tự cho các size khác như hình bên dưới.

- Frame per Second (fps): khả năng chụp hình của camera trong một giây, muốn chụp hình nhanh thì độ phân giải camera phải thấp và ngược lại.

- Field Of View: khu vực của camera chụp hình ảnh gồm chiều rộng và chiều cao của hình cần chụp.

- Working distance: khoảng cách từ thấu kính camera (Lens) đến sản phẩm cần chụp.

- Lens Focal Length: khoảng cách từ thấu kính đến cảm biến camera.

- ROI (Region Of Interest): khu vực cần quan tâm của hình ảnh mà camera sẽ chụp.

B. Ứng dụng và giải pháp :

- Phần mềm vision được cài trên máy tính và được thiết kế gồm nhiều công cụ (tools) để khoanh vùng phát hiện những khác biệt trên một hình ảnh, nó sẽ đối chiếu hình ảnh hiện tại so sánh điểm ảnh tại điểm khoanh vùng với hình ảnh gốc (hình sản phẩm tốt) và đưa ra các giải pháp để xử lý.

- Có hai dạng phần mềm: Phần mềm gồm có các công cụ được thiết kế sẵn và phần mềm dành cho lập trình. Đối với hãng Microscan ta sẽ có hai phần mềm là AutoVision (phần mềm đơn giản) và Visionscape (phần mềm lập trình).

- Các công cụ chính của phần mềm gồm:

    + Công cụ định vị vị trí (Locate Tool).

    + Công cụ đọc mã barcode, 2D code. 

    + Công cụ đọc nhận diện chữ và ký tự (OCR Tool). Công cụ hoạt động dựa trên bộ font được phần mềm quy ước sẵn và có thể người sử dụng tự xây dựng bộ font riêng.

    + Công cụ đếm (Count Tool). 

    + Công cụ xác nhận có hoặc không có dữ liệu trên bề mặt sản phẩm (Absence /Presence Tool).

    + Công cụ đo lường khoảng cách (Measure distance or angle Tool). 

    + Công cụ so sánh chuỗi dữ liệu (Match String Tool). Có thể so sánh chuỗi dữ liệu giữa giải mã đọc barcode, 2D và OCR. 

    + Công cụ định dạng chuỗi output (String Format Tool). 

    + Công cụ kết hợp các kết quả (Logic Tool). 

    + Công cụ kiểm tra chất lượng chữ (OCV). 

    + Công cụ đánh giá chất lượng code theo chuẩn ISO. 

 

C. Phần cứng cấu thành 1 hệ thống camera: 

Cơ bản của hệ thống kiểm tra ngoại quan gồm 4 thành phần chủ yếu sau:

1. Vision Camera: nhiệm vụ chụp hình đối tượng cần kiểm tra, camera này có nhiệm giống như camera bình thường nhưng khác là có thêm chức năng trigger chỉ chụp hình khi có tín hiệu kích (trigger) từ cảm biến hoặc từ phần mềm.
2. Đèn chiếu sáng: đây có thể xem là phần quan trọng không thể thiếu của hệ thống ngoại quan, có nhiệm vụ làm nổi bật các lỗi cần kiểm tra và loại bỏ các nhiễu không cần thiết giúp quá trình xử lý ổn định hơn. Đèn có nhiều loại với hình dạng kích thước khác nhau, tùy theo ứng dụng sẽ chọn các đèn phù hợp. 
3. Sensor (cảm biến): phát hiện vật đã vào trong vùng nhìn của camera và kích (tạo ra tín hiệu trigger) cho camera chụp. Tín hiệu trigger được tạo ra khi sản phẩm chạy qua cảm biến nhận biết vật thể (laser, quang, tiệm cận…), cảm biến này có nhiệm vụ báo cho VS biết là sản phẩm đã vào đúng vùng chụp và VS sẽ chụp ảnh lại.
4. Bộ xử lý: chứa các thư viện xử lý ảnh, chức năng là dùng các hàm trong thư viện để xử lý ảnh thu được từ camera. Bộ xử lý này có thể được tích hợp trên camera, 1 bộ phận tách rời hoặc có thể là một PC bình thường. Trên bộ xử lý có các tin hiệu I/O nhằm giao tiếp với PLC hoặc cơ cấu chấp hành.  
5. Cơ cấu chấp hành: phân loại sản phẩm sau khi đã kiểm tra. Nếu sản phẩm sai sẽ được loại ra khỏi dây chuyền và sản phẩm đúng được giữ lại. Cơ cấu này tùy theo dây chuyền sản xuất có thể là robot gắp vật, cơ cấu gạt, bộ đẩy bằng khí nén... (reject ) 

 

D. Các bước cài đặt camera công nghiệp cho 1 ứng dụng thực tế:

Ví dụ: kiểm tra Ngày/tháng trên vỏ hộp sữa, nếu mờ hoặc sai ngày thì loại sản phẩm.

1. Chọn phần cứng

- Chọn camera: chọn camera có vùng nhìn hết bề mặt có chữ cần đọc (40x50mm) và độ phân giải đủ để phần mềm nhận dạng được chữ.

- Chọn đèn: chọn sao cho chữ được hiển thị nổi bật trên nền vỏ hộp. Ở đây có thể chọn đèn dạng thanh dài hoặc tròn.

- Phần tử chấp hành: dây chuyền chạy trên băng tải thẳng nên phần này có thể dùng bộ đẩy trực tiếp bằng xylanh (reject)

2. Cài đặt cho camera :

Bước 1: Cân chỉnh ảnh, cân chỉnh vị trí camera, điều chỉnh ánh sáng phù hợp để ảnh đạt chất lượng tốt nhất. Khâu này được xem là quan trọng nhất vì ảnh vào không rõ nét sẽ rất khó cho việc kiểm tra xử lý sau này.
 

 

Ảnh với vùng nhìn chữ đầy đủ nhưng focus chưa tốt, chữ chưa được rõ nét
     
 

 

Ảnh đạt chất lượng, chữ rõ ràng
    
Bước 2: Lập trình cho camera hiểu được các ký tự, chạy thử
Trước khi lập trình:

Chưa đọc được chữ.

 

 

Sau khi lập trình xong, thử sai và hoàn thiện chương trình.
 

Bước 3: Cài đặt ngõ ra output cho thiết bị chấp hành như PLC hay valve solenoid để loại bỏ sản phẩm lỗi.

 

Trên đây là sơ lược một vài thông tin và cách cài đặt cho 1 hệ thống kiểm tra lỗi với camera công nghiệp. Thực tế việc cài sẽ phức tạp rất nhiều.

Để hiểu rõ hơn hoặc cần một giải pháp cụ thể hãy liên hệ trực tiếp với công ty Kỹ Thuật Cao Tân Tiến – Hiện là đại lý chính thức của Omron Microscan Việt Nam.

MỘT SÔ DỰ ÁN KIỂM OCR CỦA TÂN TIẾN (LINK VIDEO)

Địa chỉ : 51/2 Trường Chinh, P12, Q.Tân Bình, Hồ Chí Minh.

Sđt: 0906 68 39 66 Mr. Giang (24/7, zalo,mess )