PC-Tabanlı Bir Makina Görüş Sistemi

Görüntü sistemleri artık kişisel bilgisayarlarla işbirliği yapıyor ve işlem hızlarını geliştiriyorlar. Bu güçlü sistemlerin bütün özelliklerini özelliklerini tam anlamıyla kullanabilmek ve üretim hattınıza sorunsuzca entegre etmek için bazı temel noktaları öğrenmeye zaman ayırmalısınız.

1980'lerin başlarında ilk görüş sistemleri ortaya çıktığında vaat ettikleri pekçok gelişme, yüksek kurulum maliyetleri ve esnek olmayan tasarımlarla gölgelenmişti. Uzmanların bu sistemleri hem kurmaları hem de sürekli bakıma almaları gerekmekteydi. Yeni ürün tanımlamaları veya üretim hattı değişikliklerine uyum sağlamak için yapılan düzenlemeler ise çoğu zaman uzayıp giden üretim aksaklıklarına sebep olmaktaydı.

Bigisayar teknolojisinde meydana gelen son gelişmeler, bütün bunların değişmesine sebep oldu. Yüksek performanslı Pentium işlemcilerin piyasada boy göstermesi standart PClerle işbirliği yapan makina görüş sistemlerinin gereksindiği işlem hızını sağladı. PCI bus'ın ortaya çıkması ise daha önce mümkün olmayan veri iletim hızlarına olanak tanıdı. Son olarak da 32-bit Windows işletim sistemi esnek bir kullanıcı ara birimine sahip standart yazılım geliştirme ortamını sağladı. Bütün bu gelişmeler kolayca yeniden ayarlanabilen, çalışmak için minimum miktarda eğitim gerektiren, düşük maliyetli, PC-tabanlı makina görüş sistemlerini olanaklı hale getirdiler.

Makina görüşü veya diğer adıyla görüntü kontrolü tekrarlanabilir güvenilirlik ve hassaslığın önemli olduğu çeşitli üretim işlemlerinde kullanılmaktadır. Örnek uygulamalar arasında otomobil parçalarının doğru şekilde monte edilip edilmediğinin kontrolü, yiyecek paketlerinin üzerindeki son kullanım tarihlerinin onaylanması, çeşitliparçalar üzerindeki barkodların okunması, şirket logolarının varlıklarının ve içeriklerinin kontrol edilmesi gösterilebilir.

Temel Biletenler

Maklina görüş sistemlerinin pekçok farklı kullanım alanı olduğu için kullanılan malzeme değişiklikler göstermektedir. Ancak bunları tabii ki çeşitli sınıflara ayırmak mümkündür:

Giriş Kaynağı ve Optik - Bu kategori genel olarak incelenen parçanın resmini alan bir veya birkaç kameradan ve lenslerden oluşur. Uygulamaya bağlı olarak kullanılan kameralar standart monochrome ( RS-170 ), kompozit renkli ( Y/C ), RGB, non-standard monochrome veya line scan olabilirler.

Aydınlatma - Parçanın gerektiği şekilde aydınlatılması mümkün olan en iyi görüntünün yakalanabilmesi için önemlidir. Değişik geometrili alanları değişik yoğunlukla aydınlatabilen sistemler bulunmaktadır, ancak en çok kullanılan ışık tipleri fluoresan, LED ve yüksek yoğunluklu ışıktır.

Parça Sensörü - Genellikle bir ışık bariyeri veya sensörden meydana gelen bu araç, parçanın yakına geldiğini algıladığında bir tetikleme sinyali gönderir. Böylece görüntüsü yakalanacak cisim bu işlem için doğru yere geldiğinde kamera, aydınlatma ve frame grabber uyarılmış olurlar.

Frame Grabber - Bu parça kameradan analog görüntüyü alarak bligisayar kullanımı için sayısal hale getiren bir karttır. Frame grabber'lar PC içine yerleştirilirler; çeşitli kamera tiplerini ve bus platformlarını desteklemek için farklı konfigürasyonlara sahip olabilirler (PCI bus en çok kullanılandır) .

PC - Bir makina görüş sisteminin en önemli üyesi bilgisayardır. Böyle bir uygulama için bilgisayar genellikle PCI-tabanlı, 133 veya daha hızlı bir Pentium işlemciye sahip olur. Hız önemlidir çünkü her bir görüntüyü işlemek için gerekli süre işlemci hızlandıkça azalır; bu da hattın daha hızlı ilerlemesi demektir. Böyle bir sistem bir üretim hattına kurulduğunda genel olarak ortamdaki toza ve titretimlere karşı dayanıklı olan endüstriyel PC'ler kullanılır.

Makina Görüş Yazılımı - Yazılım programı uygular, gelen veriyi işleyerek kararları verir. Değişik uygulamalar için uygun olan yazılımlar bulunmaktadır.

Sayısal I/O ve Network bağlantısı - Sistem parçanın incelemesini bitirdiğinde dış dünyayla iletişim kurarak bu işlemin sonuçlarını gerekli yerlere iletebilmeli ve üretim işlemlerini kontrol edebilmelidir. Bunun içinse bir sayısal I/O arabirim kartı ve/veya bir network kartı kullanılır.

Sistem Seçimi

Doğru planlama sistemin gereksinimlerinizi karşılamasını garanti edecektir. Aşağıdaki liste dikkat etmeniz gereken konuları içermektedir. İşlemi daha anlaşılır hale getirmek için cep telefonlarının tuş takımınlarını kontrol eden bir sistemin kurulmasını inceleyeceğiz.

Amaçlarınızı Belirleyin

Kontrol işleminin gerçekleştirilmesi sırasında neler yapmak istediğiniza karar verin: Bir şeyin var olup olmadığının kontrolü, karakter okuma, örüntü tanıma, nesne karşılaştırma, eşleme, ölçüm, barkod tanıma… Örneğin tuş takımı kontrolünde amaç tuşların varlığının ve üzerindeki işaretlerin doğruluğunun incelenmesidir.

Hız Gereksinimlerinizi Belirleyin

sistemin herbir parçayı incelemek için ne kadar zamanı var? Bu hem sizin CPU seçiminizi hem de üretim hattınızın hızını belirleyecek. Pekçok yazılım paketi bir saat/ timer'a sahiptir; bu da işlemin her aşamasının izlenebilmesini sağlar. Bu veriler kullanılarak program ve/veya parçanın hareketi istenen zamanlama kriterlerine göre ayarlanabilir. PC-tabanlı sistemler genel olarak saniyede 15-20 parçaya kadar çıkabilirler. Yine örnek uygulamamız göz önüne alınırda, saniyede beş tuş takımı kontrol bölgesinden geçmektedir.

Sistem Parçalarını İyi Seçin

Bir makina görüntü sistemi ancak parçalarınızın tek tek oldukları kadar güçlüdür. Seçimde yapılacak herhangi bir hata -özellikle optik ve görüntüleme yolunda- sistemin etkinliğinin büyük oranda azalmasına neden olur. Bunun için sistem bileşenleri seçiminde aklınızda tutmanız gereken birkaç ipucu:

•  Kameralar : Kamera seçimi uygulama gereksinimleriyle sıkı bir şekilde ilişkilidir.

Örneğin bir monokrom kamera genel uygulamalar için kullanılırken renkli kontrol işlemlerinde (doğal olarak!) bir renkli kamera gerekecektir. Bunun yanında çözünürlük gerekl bilgiyi alabilmek için yeterince yüksek olmalıdır. Tetikleme ve entegrasyon kontrol özellikleri de gerekli olabilir. Son olarak, kameraların kir, toz, ısı gibi olumsuz ortam şartlarına dayanabilmeleri için yeteri kadar kaliteli ve dayanıklı olmaları gerekir.

•  Optik ve Aydınlatma : Bu hayati gereksinimler genellikle ihmal edilirler ya da

onlara gereken özen gösterilmez. Kötü ışıklandırma ya da optik elemanlar kullanıldığında en iyi şekilde kurulmuş bir görüntü sistemi dahi kapasitesinin çok altında bir performans gösterecektir. Doğru seçilmiş ışıklandırma ve optik elemanlar ise size en iyi görüntüyü ve de en hassas sonuçları verecektir.

•  Frame Grabber : Frame grabber kartı bu sistemin en küçük ama en önemli

parçalarından biridir. Bu kartın analog veriyi mükün olan en az kayıp ve bozulmayla sayısal veriye çevirmesi gerekir. Yanlış frame grabber kullanımı gelen görüntü verisine daha fazla yanlış eklenmesine, bu yanlışın veri işlenmesi sırasında daha da büyüyerek kontrol işleminin istenen doğrulukta gerçekleşmemesine sebep olacaktır.

Değişkenleri Dikkate Alın

İnsan beyni nesneleri farkılı koşullarda rahatlıkla ayırt edebilir. Ancak bir makina görüş sistemi aynı esnekliğe sahip değildir; yalnızca proglamlandığı şekilde çalışabilir. Sistemin neleri görüp göremediğinin bilinmesi yanlış hata mesajlarını ve diğer hataları önleyecektir. Göz önünde bundurulması gereken değişkenler arasında parça rengindeki oynamalar, çevre ışıklandırması, fon rengi, parçanın konumu ve yönelimi bulunmaktadır.

Doğru kamera ve ışık kaynağı kaynağı konumlaması, parçanın düzenli bir şekilde aynı konumda gelmesi, dışarıdan gelebilecek ışığın engellenmesi pekçok olası hatayı engelleyecektir. Tuş takımı uygulaması için üretici plastik tuşların rengini değiştirmemeyi kabul etmiş, kamera ve aydınlatma üniteleri doğru bir yere titreşimlerden etkilenmeyecek şekilde monte edilmiş ve yerden yansıyan ışığın sisteme girişi bloke edilmiştir.

Veri İletişimi

Şirketler genellikle makina görüş sistemlerini hatalı parçaları diğerlerinden ayırmak için kullanıyorlar. Bunu yapabilmek için sistemin üretim hattıyla haberleşerek hatalı parçayı haber vermesi ve doğru eylemin gerçekleşmesini sağlaması gerekir. Bu iletişim üretim hattının PLC birimlerine bağlı olan sayısal I/O kartı aracılığıyla sağlanır. Böylece hatalı parçanın diğerlerinden ayrılması sağlanr. Buna ek olarak sistemin bir network'e bağlanarak bu bilgiyi başka birimlere de iletmesi sağlanabilir.

Bu aşamada dikkatli bir planlama sistemin bütün hatta sorunsuz bir şekilde entegre olmasını sağlayacaktır. Cevaplandırılması gereken sorular:

•  Hangi marka PLC kullanılıyor, ve nasıl haberleşiyor?

•  Hangi tip sinyaller gerekecek?

•  Ne tip bir network kullanılıyor veya gerekecek?

•  Network üzerinden nasıl dosya formatları iletilecek?

Özet

Bir makina görüntü sistemi yalnızca en zayıf olan bileşeni kadar iyidir ve aldığı bilgi kadar hassastır. Sistemi doğru kurmak için harcanacak zaman ve emek sorunsuz ve verimli bir görüntü kontrol sistemiyle sonuçlanacaktır.