工業(yè)用傳感器是一種檢測裝置,能夠測量或感知特定物體的狀態(tài)和變化,并轉化為可傳輸、可處理、可存儲的電子信號或其它形式訊息。工業(yè)用傳感器是實現(xiàn)工業(yè)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù),使設備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達到最好的質量,可以說,沒有眾多質優(yōu)價廉的工業(yè)傳感器,就沒有現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)體系。工業(yè)傳感器增長最快的領域是視覺傳感器。
對于檢測物位置不確定,檢測物特性較復雜的檢測,就需要使用到視覺傳感器。在生產(chǎn)現(xiàn)場,通過采用視覺傳感器檢測零部件,可避免次品外流。視覺傳感器主要由捕捉檢查對象物體(拍攝)用的攝像頭以及處理圖像的控制器組成。通過攝像頭捕捉圖像信息,檢測拍攝對象的數(shù)量、位置關系、形狀等特點,用于判斷產(chǎn)品是否合格或將檢驗數(shù)據(jù)傳送給機器人等其它生產(chǎn)設備。例如,在檢查電視或手機用微小電子零部件的電極污跡方面,每分鐘可檢測數(shù)以千計的零部件。還可用于檢測手機操作部分的傷痕、污跡以及印刷效果等。
圖像處理正在將成為最關鍵、最具挑戰(zhàn)性的傳感器技術之一。就在不久前,把視覺傳感器集成應用到實際項目中還有相當?shù)碾y度,而且代價昂貴。今天,視覺傳感器已經(jīng)在工業(yè)領域中有了廣泛的應用,相對于傳統(tǒng)的解決方案,其在復雜的應用環(huán)境中體現(xiàn)出了更佳的性價比。市面上提供視覺傳感器的廠家并不多,主流品牌有SICK、康耐視,倍加福,西門子,Banner,歐姆龍,SensoPart,RENYWELL等,下面例舉一些它們的主要產(chǎn)品及性能特征。
主流視覺傳感器枚舉
SICK Inspector PIM60視覺傳感器具備這些特征:高速的定位、檢查及測量性能,同時擁有多種檢查功能:斑點分析、模板匹配、邊緣查找及像素計算,圖像標定功能(測量結果以mm為單位),支持EtherNet/IP 和TCP/IP通訊功能,可通過網(wǎng)頁瀏覽器監(jiān)控實時圖像及結果,允許用戶制作自己的人機界面(Web API)。應用包括:機器人抓取定位,零部件組裝檢查、定位、尺寸測量(直徑、角度、距離等),太陽能硅片邊緣缺陷檢查,包裝物標簽檢測,AGV 視覺導航等。
康耐視Checker 視覺傳感器是一款一體化工業(yè)傳感器,每分鐘能夠檢測和檢查6,000 個工件,內(nèi)置攝像頭、處理器、照明、光纖和 I/O – 所有這些元件都集成于一個體積小巧、可適應狹窄空間的工業(yè) IP67 外殼中。能顯示和錄制影像,無需昂貴的安裝定位,也無需 PLC 編程,并做到用較少的工業(yè)傳感器取代多個照片電子傳感器。
目前倍加福的視覺傳感器主要分兩大類,標準視覺傳感器VOS300系列,工作流程:圖像捕捉-位置效驗-特性檢測-結果輸出。特性分析。內(nèi)置灰度處理法、梯度處理法、對比度處理法、模式識別法、輪廓識別法,可通過PC用軟件選擇設置。行業(yè)專用視覺傳感器,如VOS120精定位傳感器,用于自動化立體倉庫的精確定位。據(jù)悉,倍加福不僅為工廠自動化工程量身定制解決方案,還針對各式各樣的圖像處理技術要求提供合適的視覺產(chǎn)品:從可編程設備到用戶要求、定制各種視覺傳感器集成方案。
西門子視覺傳感器系列適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用,不受污染、振動或溫度的影響,視覺傳感器可根據(jù)顏色或形狀進行自動檢查,并對公用硬設備的準確性、完好性或位置進行監(jiān)控。以視覺傳感器SIMATIC VS120為例,它由照明裝置、分析單元、傳感器和電纜組成。 可手動旋轉安裝并投入運行。 因為操作非常簡單,無需培訓,只需將系統(tǒng)編程為“已示教”,即使是非專業(yè)人員也可立即上手。 典型的應用領域有Pick & Place(撿取)應用中的位置查明,生產(chǎn)過程中的存在檢查和位置檢查,輸送技術中的位置控制等。優(yōu)點是最多針對 15 個示教對象的分類功能,快速開始運轉,無需圖形處理方面的知識 ,無需編程(可示教 64 個模型),簡單的輸送單元在無附加控制器的情況下實現(xiàn)獨立的解決方案,與 PROFIBUS DP/PROFINET 或串行接口的簡單連接,通過在 HMI 系統(tǒng)(例如 WinCC)內(nèi)的集成實現(xiàn)多種方式的系統(tǒng)診斷、遠程控制和過程控制。
SensoPart為太陽能電池領域推出的VISOR Solar 視覺傳感器,幫助太陽能電池芯片處理過程中實時檢測芯片質量,以及確定在拾取和安置芯片時的精確位置。此款智能相機的操作并不需要任何圖像處理知識,只需通過按鍵點擊幾下,便可輕松配置任務?! ≈悄軅鞲衅鳘毩⑦\作,并可將所需資料提供給控制單元。亦可對測量值和設定值進行比較,并輸出結果。該傳感器組件已包含所需的高功率LED光源,節(jié)省了傳統(tǒng)外部照明部件的費用。
針對中國的視覺相機市場需求,邦納開發(fā)了全新的操作方便,不需要PC 進行設定的圖像傳感器—iVu。其精小的體型、強大的功能、獨特的外觀尤其適用于普通光電傳感器不能解決問題的場合。 它集三種檢測功能于一體 (圖形匹配/區(qū)域面積/帶定位功能面積) ,自帶觸摸屏, 無需PC 即可完成程序設定,集成鏡頭和光源,鏡頭可更換,752x480 分辨率,帶仿真器功能,IP67 防護等級。
歐姆龍的經(jīng)典視覺傳感器產(chǎn)品是其在2006年1月獨立開發(fā)的FZ3,凝聚了“逼真色彩合成技術”,是世界首臺可實現(xiàn)1,677萬色的彩色圖像處理產(chǎn)品。與過去采用單色處理方式的圖像處理相比,識別能力提高了約65,000倍。
綜上來看,現(xiàn)今的視覺傳感器主要有三個特征,1,結構緊湊,尺寸小,易于安裝在生產(chǎn)線和各種設備上,便于裝卸和移動。而基于PC平臺的視覺系統(tǒng)一般由光源、CCD或CMOS相機、圖像采集卡、圖像處理軟件以及PC機構成,其結構復雜、體積相對龐大,便攜性差。2,高度的系統(tǒng)集成大大降低了系統(tǒng)的安裝和調試難度,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,使系統(tǒng)使用起來更簡單方便,構建視覺檢測系統(tǒng)更快速。3 ,系統(tǒng)配置了功能齊全、性能強大的圖像分析處理軟件,無需編程,無論是否具有視覺經(jīng)驗,均可方便、簡單、快速地使用開發(fā)視覺檢測方案,從而極大的提高了應用系統(tǒng)的開發(fā)速度。