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Sistemi di visione
A COLPO D’OCCHIO
01/02/2018

Grazie ai passi da gigante compiuti sul versante della tecnologia, le Case produttrici di sistemi di visione sono in grado di realizzare soluzioni sempre più piccole, potenti e precise, in grado di rispondere a una vasta gamma di bisogni dell’industria.

La visione industriale entra in una nuova dimensione e si afferma come una tecnologia la cui presenza nelle linee di produzione diventa indispensabile, se l’obiettivo dell’impresa è la qualità. Ecco otto innovative soluzioni presenti sul mercato.

di Claudia Pirotta

I sistemi di visione sono sempre più intuitivi, modulari, compatti e veloci, progettati per essere utilizzati negli ambiti più disparati. Alla complessità nascosta degli algoritmi di image processing si contrappongono gli evidenti risultati che i sistemi di visione riescono ad ottenere in condizioni sempre più difficili. Con i passi da gigante compiuti in breve tempo sul versante della tecnologia, sia hardware che software, oggi le case produttrici sono in grado di realizzare sistemi sempre più piccoli, potenti e precisi, perfettamente in grado di rispondere a una vasta gamma di bisogni dell’industria. I dispositivi che un tempo consentivano, entro certi limiti dettati da illuminazione, geometrie e velocità di processo, di riconoscere una forma in 2D da un’immagine in bianco e nero, oggi riconoscono i caratteri, superano i problemi legati alla riflessione dei materiali o di una illuminazione non perfetta, o guidano robot nello spazio tridimensionale a partire da un’immagine bidimensionale.

Senza dubbio, il lato più affascinante di questa tecnologia è legato al fatto che non bisogna essere esperti di programmazione per poter implementare i moderni sistemi di visione: le interfacce ad hoc consentono all’utente di implementare in modo semplice il sistema e di ampliarlo in funzione delle necessità della produzione. Inoltre, le interfacce sono estremamente intuitive, appositamente studiate per facilitare il lavoro dell’operatore che l’architettura dei software e le diverse tipologie di sensori rendono sempre più robusto allo scopo di minimizzare le possibilità di errore.

Fino a pochi anni fa le case produttrici e i distributori dovevano fare i conti con le difficoltà di messa a punto del sistema di visione sul campo ed erano spesso richiesti numerosi tentativi per ottenere i risultati desiderati. Insieme all’evoluzione dei sistemi di visione il ruolo di queste aziende è mutato diventando, per certi aspetti, ancora più importante di quanto non fosse in passato. Nonostante la vasta gamma di soluzioni presenti sul mercato, la fase di scelta del sistema di visione più adatto ad una specifica applicazione è estremamente delicata e anche le cosiddette “soluzioni universali” hanno limiti applicativi di cui tenere conto. Per contro non mancano le (piacevoli) sorprese: solo studiando nel dettaglio un’applicazione si può scoprire che soluzioni di visione nate per l’ispezione 3D sono applicabili ad una specifica analisi 2D per cui non è necessario rivoluzionare un sistema di visione già installato, ma sono sufficienti piccole modifiche o, ancora, una soluzione inizialmente pensata come un “problema da 3D” si rivela affrontabile con un sistema bidimensionale. La costruzione di una partnership a partire dall’ascolto e dal dialogo con i potenziali clienti è un tassello fondamentale per realizzare un’analisi della specifica situazione e dei bisogni presenti e futuri, allo scopo di concretizzare una soluzione soddisfacente. Un aspetto, quest’ultimo, altrettanto importante quanto la tecnologia di visione adottata.

FPGA SEMPRE PIÙ SMART

Con le nuove SmartApplets Baumer (www.baumer.com) è il primo costruttore di telecamere a introdurre un concetto completamente nuovo per sfruttare le straordinarie performance dell’image processing con FPGA in maniera facile e veloce. Le SmartApplets possono essere caricate nelle telecamere Baumer LX con un semplice firmware update. Anche un utilizzatore non esperto nella programmazione FPGA, perciò, può beneficiare di queste soluzioni pronte all’uso che integrano algoritmi comunemente utilizzati con prestazioni elevate direttamente a bordo telecamera. Da fine 2017 Baumer ha reso disponibili sul proprio sito le prime sei SmartApplets, tutte gratuite: tramite la binarizzazione adattativa, Binarization riduce la quantità di dati da trasferire al PC mantenendo alta risoluzione e velocità di processing; il tutto via GigE. L’High Dynamic Range (HDR) calcolato da una sequenza di immagini con differenti tempi di esposizione consente di valutare aree molto chiare e molto scure nella stessa immagine, mentre l’applet Image Aggregation, unendo immagini multiple con piccole ROI e frame rate estremamente veloci, semplifica il trasferimento dei dati e riduce il carico della CPU. Con JPEG, la compressione dell’immagine con perdita di qualità configurabile aiuta a ridurre la quantità di dati da trasferire e archiviare. Quanti puntano a semplificare l’integrazione emulando il comportamento di una telecamera lineare con la comodità di una telecamera matriciale possono fare riferimento a Line Scan Emulation, mentre Object Extraction, tramite localizzazione di oggetti e la loro estrazione dall’immagine riduce, drasticamente la quantità di dati e ne semplifica la valutazione. Laddove le SmartApplets standard non dovessero essere sufficienti per applicazioni specifiche, con VisualApplets gli utilizzatori sono in grado di apportare aggiustamenti e modifiche in maniera rapida ed economica.

 

Le SmartApplets di Baumer, pronte all’uso, incrementano drasticamente le performance nell’image processing di applicazioni complesse.

MODULARITÀ E INTEGRAZIONE IN PRIMO PIANO

La seconda generazione della serie In-Sight 7000 di Cognex (www.cognex.com) rappresenta un progresso in termini di prestazioni, flessibilità e facilità di integrazione. Questi nuovi potenti sistemi di visione eseguono ispezioni rapide e precise che tengono il passo con linee di produzione sempre più veloci, mentre le loro dimensioni compatte sono indicate per linee di produzione con spazi limitati. Il design modulare della serie In-Sight 7000 offre più di 400 diverse configurazioni, rendendo questi sistemi di visione particolarmente flessibili.

Diverse opzioni di illuminazione colorate, filtri ottici e polarizzatori sono facilmente intercambiabili per adattarsi ai requisiti specifici dell’applicazione stessa. Inoltre, l’ampia gamma di lenti intercambiabili C-mount e S-mount e le opzioni di lenti con messa a fuoco automatica ne accrescono la versatilità.

Come tutti i sistemi di visione In-Sight di Cognex, la serie In-Sight 7000 usa In-Sight Explorer™ per impostare e monitorare le ispezioni di visione della macchina. Questo software include l’interfaccia EasyBuilder® che offre una configurazione passo-passo molto semplice e la visualizzazione su foglio di calcolo In-Sight per un maggiore controllo. I sistemi includono anche un set completo di potenti strumenti di visione In-Sight, compresa la tecnologia per la verifica della corrispondenza dei modelli PatMax RedLine™, il riconoscimento ottico dei caratteri OCRMax™ e la tecnologia di estrazione delle caratteristiche SurfaceFX™.

Prestazioni, flessibilità e facilità di integrazione: sono le caratteristiche della seconda generazione della serie In-Sight 7000 di Cognex.

ISPEZIONARE DATI VARIABILI

In tema di ispezione della stampa di dati variabili industriali, IMPACT+ OCR di Datalogic (www.datalogic.com) è una soluzione particolarmente interessante. Basata sulla compatta P-Series, IMPACT+ OCR è una smart camera dedicata al riconoscimento ottico di caratteri. La sua intuitiva interfaccia utente consente di creare con facilità ricette di ispezione multiple senza la necessità di possedere competenze specifiche di programmazione di sistemi di visione. Funzionante su tutte le smart camera e i processori di visione, IMPACT+ OCR controlla e visualizza le immagini e i dati provenienti da più telecamere intelligenti o processori di visione e fornisce in tempo reale le modifiche dei parametri della telecamera stessa. È dotata di Vision Development Manager (VPM) e Control Panel Manager (CPM) per il programma di ispezione e di sviluppo di interfaccia utente. La grafica si basa su icone con interfaccia utente drag and drop di facile comprensione, senza bisogno di programmazione e con vista ad albero del flusso di produzione. Viene inoltre fornito un kit di sviluppo software per integrare le funzionalità di monitoraggio di visione artificiale in applicazioni HMI. In combinazione con una stampante a trasferimento termico, IMPACT+ OCR garantisce la qualità di stampa, migliorando così la tracciabilità nei processi di confezionamento dell’industria alimentare.

IMPACT+ OCR di Datalogic è una smart camera dedicata al riconoscimento ottico di caratteri.

SOLUZIONI PER LA GUIDA 3D DI ROBOT 

Grazie a un numero crescente di brevetti nel campo del riconoscimento automatico di oggetti, la statunitense Recognition Robotics offre soluzioni rapide da implementare per aumentare la produttività di qualsiasi impianto o processo automatizzato. Le sue soluzioni di visione, distribuite in Italia da iMAGE S (www.imagesspa.it), sono una tecnologia di riconoscimento visuale all’avanguardia per l’industria manifatturiera. Le soluzioni di guida robot 3D Recognition Robotics permettono infatti di riconoscere oggetti nello spazio con l’utilizzo di una sola telecamera. Il software è compatibile e interfacciabile con i robot dei principali produttori e l’azienda può estendere ad altri produttori la compatibilità.

I prodotti a marchio Recognition Robotics proposti da iMAGE S sono Robeye e Raio (Robeye All in One), due soluzioni chiavi in mano per la guida 3D di robot; la prima è dedicata a PC industriali di alta potenza per progetti ad elevata affidabilità, mentre Raio è una soluzione integrata in un sistema embedded.

Core di RobEye e Raio è un sistema software di riconoscimento visivo. Per riconoscere la posizione di un oggetto, l’operatore non necessita di scanner 3D o telecamera particolare; allo stesso modo, attraverso un’immagine 2D, RobEye e Raio guidano ogni robot industriale con sei gradi di libertà, ricostruendo virtualmente lo spazio tridimensionale. Il processo di apprendimento richiede un semplice clic, con la possibilità di cancellare le aree non interessanti.

Raio (Robeye All in One), proposta in Italia da iMAGE S, è una soluzione integrata in un sistema embedded.

QUANTO CONTA LA FLESSIBILITÀ

Il sistema di visione LumiTrax™ di Keyence (www.keyence.it) è composto da un’illuminazione multispettrale con LED incorporati in otto colori, un circuito di controllo dedicato e un’illuminazione sincronizzata, controllo colore, illuminazione a segmenti e acquisizione delle immagini ad alta velocità, senza complesse integrazioni con il PLC. L’uso di una telecamera monocromatica ad alta velocità abbinata a un’illuminazione a 8 lunghezze d’onda offre performance differenti rispetto all’ispezione cromatica con le telecamere a colori tradizionali (RGB), ottenendo una classificazione accurata anche nel caso di minime differenze di colore. Le lunghezze d’onda per l’imaging multispettrale coprono sia la luce visibile sia quella invisibile per potenti capacità di discriminazione del colore; ciò consente una configurazione facile e un funzionamento stabile del sistema.

Otto immagini vengono acquisite a otto diverse lunghezze d’onda: oltre a migliori capacità di classificazione, si possono eseguire anche elaborazioni più complesse usando solo le immagini per una specifica lunghezza d’onda. Con un singolo ingresso di attivazione, vengono acquisite e analizzate più immagini. Imaging e controllo dell’illuminazione vengono sincronizzati automaticamente tramite il sistema di visione, eliminando la necessità di un’integrazione hardware complessa. Oltre al tradizionale “metodo contagocce”, la modalità multispettrale include un metodo di separazione dei colori per l’analisi solo di un’area particolare e del gruppo di colori specificati che slega il risultato dalla precisione con cui l’operatore imposta il colore stesso o posiziona il mouse su un punto per l’analisi. Con questo metodo gli utenti si limitano a scegliere il colore richiesto per l’ispezione rispetto a quelli separati automaticamente.

I colori da escludere dal rilevamento possono essere registrati come “colori esclusi”. Questa funzione è in grado di distinguere in modo affidabile tra i colori, evitando così di dover procedere alla complessa regolazione di precisione del colore estratto in presenza di colori simili a quello del target da rilevare, come nel caso di colori di sfondo simili.

Il sistema di visione LumiTrax™ di Keyence basato sull’imaging multispettrale offre potenti capacità di discriminazione del colore.

LA VELOCITÀ NON ESCLUDE LA PRECISIONE

Le versatili soluzioni Omron (www.omron.com) della serie FH conferiscono velocità e precisione a tutte le applicazioni industriali. Progettata per ogni tipo di attività di ispezione e misura di oggetti, posti in qualunque posizione e orientamento, la serie FH è costituita da controllori e telecamere facili da integrare in tutte le macchine o i robot. Il sistema assicura i livelli più elevati di produttività, rapidità e precisione, garantendo maggiore efficienza. La gamma di sistemi di visione FH si compone di 3 controllori: FH-3050, modello quadcore ultra veloce per le applicazioni più estreme; FH-1050, modello ad alta velocità con processore dualcore per le applicazioni più comuni e FH-L550, anch’esso dual core, progettato per offrire una soluzione al giusto costo per applicazioni che non richiedono funzionalità estese.

Per facilitare l’integrazione con tutti i sistemi di automazione, i controllori FH supportano la rete Ethernet/IP. FH-3050 e FH-1050 supportano anche la rete EtherCAT, che assicura tempi ciclo di comunicazione inferiori ai 500 µS, permettendo così l’implementazione di sistemi motion control sincronizzati con il ciclo di comunicazione.

Le applicazioni della serie FH di Omron assicurano velocità e precisione a tutte le applicazioni industriali.

FACILE DA CONFIGURARE 

TriSpector1000 di Sick (www.sick.com/it) un sensore di visione 3D che si configura in modo semplice e permette di effettuare ispezioni direttamente a bordo della camera e senza necessità di programmazione. È indicato per applicazioni di controllo qualità nel settore dei beni di consumo e imballaggio, dove è necessario il conteggio e il posizionamento degli oggetti, la misurazione del volume o dello spessore e la verifica dei livelli di riempimento o della completezza delle confezioni.

TriSpector1000 acquisisce immagini tridimensionali degli oggetti in movimento sulla linea di produzione sfruttando il principio di triangolazione laser per la cattura dei profili, con i quali genera poi l’immagine 3D. L’elaborazione dell’immagine stessa avviene direttamente a bordo della camera, dove l’oggetto può essere localizzato e ispezionato utilizzando gli opportuni algoritmi.

All’immagine 3D dell’oggetto è anche possibile sovrapporre l’immagine ottenuta misurando l’intensità della linea laser in ogni punto che, essendo simile a un’immagine 2D, rende più semplice la comprensione dei dati acquisiti e permette al sistema di verificare caratteristiche quali, ad esempio, la presenza di etichette o grafica, o la rotazione dell’oggetto. Il dispositivo di controllo riceve i risultati di queste analisi direttamente tramite uscite digitali o mediante connessione Ethernet. TriSpector1000 è disponibile in tre modelli con campi inquadrati di dimensioni diverse, da scegliere in base all’oggetto da ispezionare. Grazie alla sua interfaccia intuitiva, la messa in funzione del TriSpector1000 è semplice, e in caso di necessità la sua sostituzione è rapida poiché avviene riutilizzando le impostazioni precedentemente memorizzate. La robusta custodia in metallo, con grado di protezione IP67, è disponibile anche con finestra in plastica e assicura al sensore la protezione necessaria per l’impiego in condizioni gravose, tipiche, per esempio, dell’industria alimentare.

Grazie all’interfaccia intuitiva di TriSpector1000 di Sick è semplice mettere in funzione o sostituire il sistema.

QUALITÀ SUL 100% DELLA PRODUZIONE

Fondata nel 1986, VISION (www.visionsys.it) è tra le realtà leader in Italia nel settore dei sistemi di visione per il riconoscimento delle difettosità dimensionali e qualitative. Da 30 anni integra persone, idee e tecnologie con una chiara promessa: sviluppare per la fabbrica intelligente sistemi automatici di misura e controllo per una garanzia di qualità sul 100% della produzione. Le applicazioni spaziano dall’ispezione di componenti sia bidimensionali che tridimensionali all’assemblaggio di prodotti in linea, da sistemi di guida robot – rintracciamento, smistamento e identificazione di singoli componenti su nastri in movimento – a dispositivi di guida laser, da soluzioni integrate in macchine di controllo automatiche a quelle integrate in qualunque automazione di linea (I/O digitali, analogici, PLC). I settori in cui Vision opera sono molteplici: dalla stampa al tessile, dalla minuteria metallica all’utensileria, dal vetro all’imballaggio, dal cosmetico al farmaceutico all’alimentare, così come molteplici sono i materiali oggetti di controllo: carta, plastica, legno, metalli, ceramica, resine, liquidi, alimenti nelle geometrie più complesse e nei trattamenti più variegati. La forza di Vision è nell’essere integratori in grado di identificare tutte le componenti hardware necessarie alla realizzazione di ogni singolo sistema e nella capacità di sviluppare, migliorare e manutenere il software applicativo totalmente in casa. La società è in grado di intervenire in ogni fase del progetto: dalla prototipazione alla realizzazione, alla manutenzione dei sistemi una volta in esercizio. Sono i numeri di Vision che parlano chiaro: più di 4.000 installazioni in tutto il mondo, oltre 100 clienti soddisfatti e 30 anni d’esperienza. Il tutto grazie a un team d’esperti in grado di realizzare soluzioni complesse che rispettino le esigenze dei clienti, grazie a tempi di consegna affidabili, e alla capacità di fornire supporto ai sistemi in esercizio in tempo reale, e in qualunque parte del mondo. ©TECN’È

La forza di VISION è nell’essere integratori in grado di identificare tutte le componenti hardware necessarie alla realizzazione di ogni singolo sistema.

I sistemi di visione sono sempre più intuitivi, modulari, compatti e veloci, progettati per essere utilizzati negli ambiti più disparati.



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