NI LabVIEW Real Time i produkty wizyjne zastosowane do kontroli stanu powierzchni tafli szklanych

Produkty:
LabVIEW, Wizja, PXI/CompactPCI, Hardware do wizji, Wejścia/Wyjścia Cyfrowe

Wyzwanie:
Producenci tafli szklanych stosują puder dystansowy do pokrycia powierzchni tafli przed zestawieniem ich w pakiety transportowe. Awaria maszyny pudrującej może prowadzić do wysokich strat a kontrola jej wyniku pracy może uchronić producenta przed tymi stratami.
Wyzwaniem było opracowanie automatycznego Systemu optycznego do kontroli powierzchni dużych (3 x 6 m) szklanych tafli, pracującego przy bardzo niskim poziomie sygnału uzyskiwanego z pudru na powierzchni tafli, pracującego w otoczeniu przemysłowym o wysokim poziomie drgań, zakłóceń przemysłowych i zapylenia.

Rozwiązanie:
System wizyjny do kontroli stanu powierzchni, wyposażony w kamerę liniową i liniowy oświetlacz LED, sterowany przez program napisany w LabView, pracujący w trybie 24 / 7 i łatwy w użytkowaniu.
Potrzeba trybu pracy 24/7.
System kontrolny ocenia stan powierzchni tafli szklanych produkowanych przez całą dobę, 7 dni w tygodniu. Aby uzyskać wysoką niezawodność i determinizm Systemu zastosowaliśmy system operacyjny czasu rzeczywistego i LabView Real Time jako środowisko programu użytkowego. Dla komputera wybraliśmy platformę PXI.
Funkcjonalność Systemu.
System skanuje powierzchnię tafli szklanej. Tafle są transportowane na transporterze rolkowym ale pozycja tafli nie jest określona. Niezbędne jest więc wykrycie krawędzi początku i końca tafli oraz krawędzi bocznych. Częstotliwość skanowania kamery jest zmienna, narzucana przez enkoder sprzężony z transporterem.
Główny komputer realizuje funkcje akwizycji i obróbki obrazu oraz zbierania i obróbki danych w czasie rzeczywistym. Spełnia on też funkcję serwera danych i sterownika sieci. Funkcję Graficznego Interfejsu Użytkownika spełnia komputer panelowy, pracujący pod kontrolą Windows i programu aplikacyjnego utworzonego w LabView. Na komputerze tym zadaje się “krytyczny poziom zapudrowania” i “krytyczną wielkość obszaru nie zapudrowanego” dla tafli szklanych. Komputer w sterowni otrzymuje pakiety danych z komputera PXI , prezentuje obraz powierzchni tafli operatorowi i generuje raporty (Raport dla wadliwej tafli, Raport Zmianowy).
Idea zazwyczaj jest prosta i oczywista. Diabeł tkwi w szczegółach. Aby uzyskać niezawodność i pełną funkcjonalność Systemu zastosowaliśmy kilka zestawów osłon, specjalny system filtrów optycznych, specjalne oświetlenie LED-owe: oświetlacz główny i 2 oświetlacze „flash” do wykrywania krawędzi bocznych. Charakterystyka kamery korygowana jest za pomocą funkcji Flat Field Correction (FFC) kamery ATMEL-a przez co zredukowane zostały wymagania odnośnie równomierności intensywności oświetlenia.. 10 m kabel CameraLink łączy kamerę, wiszącą 3,5 metra ponad linią produkcyjną, z frame grabber-em komputera PXI, zainstalowanego obok linii. Pomimo dużych silników elektrycznych pracujących w pobliżu Systemu, nie wstępują jakiekolwiek zakłócenia obrazu kamery.
Wykorzystując zaawansowane funkcje Imaq Vision zredukowaliśmy do minimum poziom zakłóceń pochodzących od światła otocznia (zwłaszcza promieni słonecznych) a wpływających na kontrast obrazu. Opracowaliśmy specjalną funkcję “korekcji tła” , która rozwiązała problemy nie w pełni rozwiązane przez system ekranów i filtry.

Hardware:
System Wizyjny stworzony jest w oparciu o komputer z kontrolerem PXI-8186, a program stworzony w LabView RT. Do akwizycji obrazu wybraliśmy interfejs CameraLink i frame grabber PXI-1428, do którego podłączone są czujniki sterujące akwizycją klatki i enkoder taktujący linie klatki. Do obsługi cyfrowych sygnałów Wejść / Wyjść zastosowana jest karta PXI-6515. Komunikacja z komputerem panelowym (jako Graficznym Interfejsem Użytkownika) i z komputerem kontrolnym (w sterowni, oddalonej 100 m od komputera PXI) realizowana jest poprzez ethernetowy switch, podłączony do gniazda sieciowego komputera PXI-8186.
Jako najlepszą do naszego zadania kamerę wybraliśmy Atmel AVIIVA SM2 CL 0514, wyposażoną w obiektyw o ogniskowej 6 mm, z zamontowanym zestawem filtrów odcinających szerokie widmo światła dziennego, poza światłem czerwonym głównego oświetlacza LED.

Software:
Aplikacja stworzona jest w LabView RT, rozszerzone o funkcjonalność narzędzi „Imaq Vision” i „LabView Report Generation Toolkit for MS Office”. Wiele zaawansowanych funkcji (np. parametr SKIP w funkcji “IMAQ configure trigger”, zarządzanie parametrami kamery, obróbka obrazu) umożliwiło nie tylko znaczną redukcję czasu opracowania Systemu ale również znaczne oszczędności w wydatkach na sprzęt.