Indicazioni chiave
- La tecnologia di scansione lineare crea immagini una fila di pixel alla volta per ispezionare nastri in movimento e oggetti rotanti.
- Una telecamera con scansione dell'area acquisisce un fotogramma bidimensionale completo in una singola esposizione.
- La scelta del tipo di sensore corretto dipende interamente dalla velocità del nastro trasportatore e dalla forma dell'oggetto che si sta ispezionando.
Le insidie della scelta della fotocamera sbagliata
Scegliere il metodo di acquisizione delle immagini sbagliato nella visione artificiale è un po' come scegliere di guidare uno scuolabus per il tuo tragitto giornaliero. Alla fine arriverai dove stai andando, ma ci vorrà più tempo, costerà di più e causerà frustrazione durante tutto il processo.
Le telecamere Line-scan e area-scan servono allo stesso scopo generale, catturando immagini per automatizzare le attività visive, ma i loro processi e metodi sono completamente diversi.
Che cos'è una telecamera a scansione di linea e quali sono i suoi usi principali?
Una telecamera a scansione di linea acquisisce una singola riga di pixel. Quando un oggetto passa davanti al sensore, la fotocamera scatta ripetutamente per costruire un'immagine una riga di pixel alla volta, unendo queste righe per formare un'immagine senza soluzione di continuità. Scansione lineare più recente: da 500 a 8.000 pixel per linea, fino a 67.000 linee al secondo.
Applicazioni in cui la Scansione lineare eccelle:
- Materiali Web continui: Carta, pellicola, lamina, tessuti e tessuti non tessuti
- Superfici cilindriche: Lattine, tubi e rulli in cui la fotocamera "srotola" efficacemente la superficie
- Oggetti planari grandi: Pannelli solari, lastre di vetro, piastre metalliche e PCB più larghi di un singolo campo visivo di scansione dell'area
- Produzione ad alta velocità: Linee che operano a velocità superiori a 2 metri al secondo, dove la scansione dell'area richiederebbe una luce stroboscopica poco pratica
Una telecamera a scansione di linea cattura una singola fila di pixel e li unisce per formare un'immagine senza soluzione di continuità.
Una telecamera a scansione di area acquisisce una scena in una singola istantanea.
Che cos'è una telecamera a scansione di area e quando vince
Una telecamera a scansione di area acquisisce un'immagine in una singola esposizione. Questo la rende la soluzione più adatta e versatile per l'ispezione di parti discrete o singoli componenti, nonché per la guida robotica e le applicazioni di visione artificiale in generale.
Il sensore contiene una matrice rettangolare di pixel. In una singola istantanea, la fotocamera registra l'intera scena. I sensori con otturatore globale espongono tutti i pixel contemporaneamente, congelando il movimento senza distorsioni. Questa semplice spiegazione spiega perché la scansione dell'area rimane l'impostazione predefinita per la maggior parte delle installazioni di visione artificiale.
Le telecamere a scansione di area includono:
- Il Rilevamento di difetti per parti discrete: Ogni parte è stata ripresa singolarmente senza sincronizzazione dei movimenti
- prelievo robotizzato dei contenitori: Acquisizione di immagini in un unico scatto per la localizzazione e l'orientamento di componenti in 3D
- Ispezioni con più aree di interesse: Un'immagine segmentata per il controllo di più difetti senza spostare la telecamera
- Linee a bassa velocità o stop-and-go: Integrazione più semplice senza requisiti di codifica
Scansione dell'area rispetto a Scansione lineare: Confronto di caratteristiche e applicazioni
Le telecamere a scansione lineare offrono una velocità di ispezione da 20 a 30 volte superiore rispetto ai sensori di scansione dell'area durante la misurazione di oggetti continui. Tuttavia, le telecamere a scansione di area offrono un'integrazione più semplice con i componenti discreti e possono raggiungere frequenze di fotogrammi molto elevate durante l'ispezione di campi visivi più ristretti.
| Telecamera a scansione dell'area | Telecamera per scansioni lineari | |
|---|---|---|
| Metodo di acquisizione | Esposizione singola di un array di sensori rettangolari | Cattura sequenziale di una singola riga di pixel |
| Costruzione dell'immagine | Immagine in un'istantanea | Immagine cucita da righe successive |
| Massima risoluzione pratica | Da 20 a 65 megapixel per fotogramma | Da 4.096 a 16.384+ pixel per linea (lunghezza infinita) |
| Velocità media | Da 30 a 500 fotogrammi al secondo (telaio pieno) | Da 20.000 a 67.000 linee al secondo |
| Requisiti di movimento | Oggetti statici o a velocità moderata | Movimento relativo continuo (fotocamera o oggetto) |
| Sincronizzazione | Ingresso trigger (esterno o interno) | Feedback encoder per la corrispondenza della velocità |
| Integrazione complessità | Inferiore – obiettivi standard, illuminazione, montaggio | Superiore – richiede un controllo preciso del movimento e un’illuminazione lineare |
| Migliore applicazione | Parti discrete, presenza/assenza, ispezione assemblaggio, prelievo contenitore, più regioni di interesse | Ispezione web, superfici cilindriche, linee continue ad alta velocità |
Quattro errori critici commessi dagli ingegneri
La sfocatura del movimento, la mancata corrispondenza dell'encoder e gli errori di illuminazione sono i tre errori più comuni e costosi quando si specificano le telecamere a scansione lineare o area. Ogni sbaglio è prevedibile e prevenibile con un'adeguata analisi dell'applicazione.
| Perché succede | Prevenzione | |
|---|---|---|
| Sfocatura del movimento sulla scansione dell'area | Supponendo che un tempo di esposizione breve possa immortalare una rete che si muove a una velocità superiore ai 2 metri al secondo | Utilizzare un sistema a scansione lineare per velocità superiori a 2 m/s |
| Scansione lineare non corrispondente all'encoder | Una calibrazione errata tra gli impulsi dell'encoder e la frequenza di linea della telecamera provoca l'allungamento o la compressione dell'immagine | Verificare la risoluzione dell'encoder e la temporizzazione degli impulsi utilizzando modelli di prova prima di avviare la produzione |
| Illuminazione lineare per scansione dell'area, luci ad anello per Scansione lineare | Applicare la geometria di illuminazione progettata per un tipo di telecamera a un altro | Utilizzare luci lineari uniformi per la scansione lineare; luci ad anello o a cupola per la scansione a campo |
| Sovraccarico di elaborazione | Sottostima delle velocità di trasmissione dei dati nei sistemi di scansione lineare ad alta risoluzione | Calcolare tempestivamente i requisiti di larghezza di banda; specificare l'interfaccia appropriata (GigE Vision, CoaXPress, Camera Link HS) |
I sistemi a scansione lineare richiedono una sincronizzazione precisa tra la frequenza di scansione della telecamera e la velocità del nastro trasportatore, solitamente tramite un encoder. Se la velocità cambia senza adeguarsi alla frequenza di linea, l'immagine si comprime o si allunga, distorcendo le misurazioni.
Insight degli esperti: Jon Dizer, tecnico commerciale senior dell'account tecnico commerciale
D: Qual è un aspetto frequente della configurazione di un sistema di Scansione lineare che le persone trascurano?
A: “L’orientamento delle parti, di sicuro. However, linear scanning systems remain indispensable when it comes to inspecting cylindrical and glossy objects, such as batteries, bottles, vials, and labels. La maggior parte dei produttori non dispone di sistemi che consentano di alternare i componenti senza rallentare la velocità della linea o ridurre la produttività. Questi sistemi esistono, ma spesso è difficile integrarli nelle linee già esistenti.
Come l'IA modifica l'equazione di selezione della telecamera
L'intelligenza artificiale potenzia le capacità di ogni tipo di telecamera nel proprio ambito di applicazione, gestendo le variazioni naturali nell'aspetto dei componenti, nell'illuminazione e nella manifestazione dei difetti.
I tradizionali sistemi di visione basato su regole richiedono una programmazione esplicita per ogni possibile variazione di difetti. Gli strumenti di IA, tra cui Edge AI e Advanced AI, rilevano i difetti apprendendo dalle immagini di immagini d’ esempio. Questo è importante nella scelta della telecamera perché una telecamera basata sull'intelligenza artificiale è in grado di tollerare maggiori variazioni nel posizionamento e nell'aspetto dei pezzi rispetto a un sistema tradizionale.
Insight degli esperti: Jon Dizer, tecnico commerciale senior dell'account tecnico commerciale
D: Cosa occorre tenere in considerazione prima di implementare un sistema di intelligenza artificiale? In che modo questa tecnologia influirà sulle operazioni a lungo termine?
A: «Sebbene gli strumenti di intelligenza artificiale migliorino le capacità della visione artificiale, nulla può sostituire l'acquisizione delle immagini.». anche piccole modifiche alla distanza di lavoro, all'illuminazione o al colore dello sfondo possono richiedere una riprogrammazione completa se le immagini risultano molto diverse. Ci vengono poste sempre più domande su come verificare questi sistemi, su come modificare le loro procedure di calibrazione senza influire sul modello di IA o nel caso in cui gli utensili o i nastri trasportatori cambino colore.
«Man mano che i sistemi di scansione lineare diventeranno più veloci, le aziende potranno utilizzare strumenti avanzati di visione basati sull'intelligenza artificiale, che in passato avrebbero causato un collo di bottiglia nella produzione. «Stiamo già constatando che lo strumento di segmentazione dell'In-Sight 3900 sta diventando un'opzione molto più praticabile, ora che siamo in grado di farlo funzionare a una velocità tale da stare al passo con le moderne velocità di linea».
Insight degli esperti: Jon Dizer, tecnico commerciale senior dell'account tecnico commerciale
D: Le telecamere a scansione di area stanno diventando più veloci nell'acquisizione delle immagini, come cambierà l'applicazione per entrambe le tecnologie?
A: "Le telecamere a scansione di area stanno diventando sempre più veloci, il che consente loro di funzionare a velocità di linea più elevate, ampliando il numero di applicazioni che possono gestire e rendendo meno netta la tradizionale distinzione tra scansione lineare e scansione di area. Tuttavia, i sistemi a scansione lineare rimangono indispensabili quando si tratta di ispezionare oggetti cilindrici e lucidi, come batterie, bottiglie, fiale ed etichette.
Il futuro dell’Area e della Scansione lineare: Meno PC, più metodi di diagnostica per immagini
La visione artificiale sta diventando sempre più comune. I metodi di imaging avanzati, l'intelligenza artificiale e i sensori di immagine passeranno gradualmente dai laboratori agli ambienti di produzione, ampliando le capacità e le potenzialità di ispezione della visione artificiale.
- I sensori a infrarossi a lunghezza d'onda corta (SWIR) sono in grado di rilevare la luce a una portata molto maggiore, consentendole di attraversare senza ostacoli gas, nebbia e polvere. Lo SWIR è in grado di penetrare anche alcuni materiali, consentendo l'ispezione dei prodotti anche dopo il confezionamento.
- L’elaborazione dell’IA Edge diventerà sempre più comune I primi sistemi di scansione lineare richiedevano enormi quantità di dati immagine e computer per elaborarli. I sistemi moderni utilizzano l'Edge AI per l'elaborazione dei dati e, grazie ai progressi sia a livello hardware che software, l'Edge AI diventerà sempre più accessibile. Questa tendenza amplierà la gamma di applicazioni che l'Edge AI è in grado di gestire e porterà a un progressivo assorbimento della visione artificiale basata su PC.
- La profilatura 3D e la scansione dell'area ad alta frequenza di fotogrammi rendereanno meno netta la tradizionale distinzione tra scansione lineare e scansione a area, consentendo alla Scansione lineare di gestire componenti di grandi dimensioni e alla scansione dell'area di gestire i nastri continui. Man mano che i sistemi di visione artificiale a scansione di area saranno dotati di sensori di imaging più avanzati, saranno in grado di elaborare le informazioni a frequenze di fotogrammi più elevate, emulando di fatto i sistemi a scansione lineare.
Gli ingegneri di produzione dovranno acquisire nuove competenze, tra cui l'addestramento di modelli di intelligenza artificiale per l'implementazione edge, l'interpretazione di dati multispettrali, la definizione di specifiche per interfacce ad alta larghezza di banda (ad esempio, CoaXPress-over-Fiber) e l'integrazione ibrida di immagini lineari, areali e 3D.
Scansione dell'scansione dell'area e Scansione lineare: Come scegli?
- Movimento continuo ad alta velocità? Se la tua linea funziona più velocemente di circa 2 metri al secondo con un flusso continuo di prodotti, la scansione lineare è quasi sempre la risposta.
- Dimensioni degli oggetti lunghe o continue? Se si ispezionano nastri, tubi, guide o materiali rin bobina, la Scansione lineare gestisce senza problemi la lunghezza infinita in cui la scansione dell'area richiederebbe l’unione delle immagini.
- Ampio campo visivo (FoV) con alta risoluzione? La Scansione lineare mantiene la risoluzione su qualsiasi larghezza aumentando il numero di pixel per riga. La risoluzione della scansione dell'area è fissata in base alle dimensioni del sensore.
- Pezzi singoli a velocità moderata? La scansione ad area offre un'integrazione più semplice, costi inferiori e una maggiore facilità di implementazione per la maggior parte delle applicazioni di ispezione di pezzi singoli.
Insight degli esperti: Jon Dizer, tecnico commerciale senior dell'account tecnico commerciale
«Quasi sempre, quando si ha un campo visivo molto ampio, gli utenti sottovalutano il numero di telecamere a scansione di area necessario per ottenere la stessa risoluzione di una telecamera a scansione lineare. «Naturalmente, di solito ci sono ragioni specifiche legate all'applicazione che giustificano l'uso di un determinato metodo, ma se si considera esclusivamente la risoluzione – ovvero la dimensione minima del difetto che occorre individuare – i calcoli indicano quasi sempre l'opportunità di ricorrere a una scansione lineare per le ispezioni con un ampio campo visivo.»
Stabilire il metodo migliore per l'acquisizione delle immagini è uno dei primi passi nella scelta di un sistema di visione artificiale. Che si tratti di implementare il vostro primo sistema di visione artificiale o di potenziare una linea di ispezione già esistente, un fornitore affidabile di sistemi di visione artificiale potrà guidarvi in ogni fase del processo.