高速相機用于監控高速使用的機器

　　在許多機器視覺(jué)應用中，通常使用工業(yè)相機、照明光源、計算機和網(wǎng)絡(luò )系統在產(chǎn)品制造過(guò)程中對其進(jìn)行檢測。例如，檢查罐裝食品、瓶子、發(fā)動(dòng)機零件和電子子組件的標簽方向、填充水平、條形碼以及目標物是否存在。

　　高速相機系統可以檢查罐裝食品、瓶子、發(fā)動(dòng)機零件和電子子組件的標簽方向、填充水平、條形碼以及目標物是否存在。這種高速生產(chǎn)系統本身也必須受到監控，以診斷可能發(fā)生的任何機械故障。

　　為了高速生產(chǎn)這些產(chǎn)品，復雜的機械傳送帶和剔除機制必須沿著(zhù)生產(chǎn)線(xiàn)高速驅動(dòng)這些產(chǎn)品。由于這些產(chǎn)品的生產(chǎn)速度非?？?，因此生產(chǎn)設備的任何故障或失靈，都會(huì )導致生產(chǎn)線(xiàn)暫停、維修和重新啟動(dòng)，從而導致昂貴的停機成本。如果與故障相關(guān)的問(wèn)題立即被隔離，那么制造商就可以更快地修復故障，減少停機成本。為了隔離這些故障問(wèn)題，制造商使用高速視覺(jué)系統來(lái)檢查產(chǎn)品的特性，并監控正在使用的傳送帶和剔除機制。

　　1.集成的系統

　　現在，已經(jīng)有一些公司生產(chǎn)集成系統來(lái)執行這些任務(wù)。與實(shí)施機器視覺(jué)系統一樣，選擇使用什么樣的系統，高度依賴(lài)于特定的應用。被監控的生產(chǎn)線(xiàn)或生產(chǎn)過(guò)程的速度，決定了系統中部署的機器視覺(jué)相機、相機接口、觸發(fā)機制、主機（或“事件記錄器”）和照明等產(chǎn)品的類(lèi)型。

　　在典型的監控系統中，一臺相機或一系列相機與事件記錄器連接，以捕獲一系列高速圖像。對這些圖像進(jìn)行分析，并診斷任何機械設備故障的原因。

　　在這種配置中，一旦系統被觸發(fā)，無(wú)論是從相機觸發(fā)還是通過(guò)事件記錄器觸發(fā)，圖像都會(huì )被存儲一段預先設定的時(shí)間，以便以后回放和分析。在監控此類(lèi)高速事件時(shí)，系統可以通過(guò)幾種不同的方式觸發(fā)。如果一條高速裝瓶產(chǎn)線(xiàn)因任何原因出現故障，那么沿著(zhù)生產(chǎn)線(xiàn)通過(guò)的瓶子數量將會(huì )減少。

　　2.傳感系統

　　此類(lèi)事件通常使用不同類(lèi)型的傳感器檢測，其中常用的是光電傳感器。這些傳感器檢測從傳感器發(fā)出和接收的光之間的強度變化。這類(lèi)傳感器也可用于計算通過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)的瓶子數量，因為傳感器將檢測一系列可測量的脈沖。如果脈沖之間的周期發(fā)生了顯著(zhù)變化，則可以對傳感器進(jìn)行編程，以輸出PNP/NPN信號來(lái)觸發(fā)相機或計算機。

　　光電傳感器有多種類(lèi)型，從透射型傳感器、反射型傳感器到漫反射型傳感器和色彩傳感器，所有這些傳感器都可用于檢測高速生產(chǎn)線(xiàn)上可能發(fā)生的任何虛假事件。例如，當此類(lèi)機械發(fā)生故障時(shí)，設備的振動(dòng)水平可能會(huì )增加。因此，振動(dòng)分析系統可以用來(lái)確定生產(chǎn)設備的狀況。

　　通過(guò)使用傳感器測量設備的位移、速度和加速度，可以監測振動(dòng)水平，并將這些傳感器的輸出結果與預期值范圍進(jìn)行比較，再利用這個(gè)比較結果觸發(fā)相機或計算機。

　　光電傳感器、振動(dòng)傳感器和聲學(xué)傳感器，都可以用來(lái)觸發(fā)圖像捕捉序列，也可以用來(lái)處理來(lái)自相機的信息。這可以通過(guò)使用相對簡(jiǎn)單的算法分析捕獲的圖像、并在發(fā)生任何變化時(shí)觸發(fā)系統來(lái)實(shí)現。例如，可以分析圖像的灰度值，并與已知參考值的范圍進(jìn)行比較?；蛘?，可以將傳入圖像之間的像素到像素的差異與參考圖像進(jìn)行比較，如果這些差異超出范圍，系統將觸發(fā)記錄圖像序列。

　　3.減少延遲

　　在開(kāi)發(fā)此類(lèi)系統時(shí)，系統集成商必須認識到，無(wú)論選擇何種傳感器或相機，傳感器或相機檢測到事件的時(shí)間，與開(kāi)始記錄圖像序列的時(shí)間之間，存在一定的時(shí)間延遲。這個(gè)時(shí)間延遲從幾微秒到幾毫秒不等，這取決于圖像序列是使用相機上的I/O觸發(fā)器觸發(fā)的，還是使用事件記錄器上的I/O觸發(fā)器觸發(fā)的。

　　為了減少延遲，許多系統使用相機I/O觸發(fā)器觸發(fā)，就像使用事件記錄器或可編程邏輯控制器（PLC）時(shí)一樣，由于輪詢(xún)中斷并向相機生成觸發(fā)信號需要時(shí)間，因此延遲將更長(cháng)。在這里，小延遲是由“通過(guò)軟件輪詢(xún)輸入并生成相機觸發(fā)器以啟動(dòng)圖像序列所需的時(shí)間”決定的。

　　同樣，使用相機或運行在事件記錄器或PLC上的軟件，來(lái)檢測和分析捕獲的圖像也會(huì )增加延遲，因為這將涉及圖像捕獲、圖像分析，然后生成一個(gè)輸出信號。因此，使用相機觸發(fā)系統往往更復雜，并且具有更長(cháng)的系統延遲。