Czujniki i urządzenia pomiarowe. Czujniki zbliżeniowe (krańcowe), detekcja obecności. Czujniki zbliżeniowe, detekcja obecności

Transkrypt

1 Czujniki i urządzenia pomiarowe Czujniki zbliżeniowe (krańcowe), detekcja obecności Wyłączniki krańcowe mechaniczne Dane techniczne Napięcia znamionowe 8-250VAC/VDC Prądy ciągłe do 10A Żywotność mechaniczna do 10 milionów zadziałań 1 Czujniki zbliżeniowe, detekcja obecności Czujniki zbliżeniowe indukcyjne Wykrywanie elementów metalowych Działają na zasadzie zmiany indukcyjności w zależności od przewodności obwodu magnetycznego Zasilanie typowo 24VDC (10-30VDC) Zasięg działania (strefa nominalna Sn) do kilkuset milimetrów (typowo 2-60mm) Wyjścia PNP, NPN lub bezpotencjałowe (NC lub NO) 2

2 Czujniki zbliżeniowe, detekcja obecności Czujniki zbliżeniowe indukcyjne 3 Czujniki zbliżeniowe, detekcja obecności Czujniki zbliżeniowe pojemnościowe Działają na zasadzie zmiany pojemności w zależności od pola elektrycznego na okładkach kondensatora otwartego Brak ograniczeń co do wykrywanych materiałów Wykrywanie poziomu cieczy i materiałów sypkich Zasilanie typowo 24VDC (10-30VDC) Zasięg działania do kilkudziesięciu milimetrów Wyjścia PNP, NPN lub bezpotencjałowe (NC lub NO) 4

3 Czujniki zbliżeniowe, detekcja obecności Współczynnik korygujący dla czujników zbliżeniowych indukcyjnych i pojemnościowych Nominalna strefa działania ulega zmniejszeniu w przypadku gdy wykrywany obiekt jest z innego materiału niż stal St37 dla czujników indukcyjnych i woda dla pojemnościowych Czujniki indukcyjne Czujniki pojemnościowe Metal Współczynnik do Materiał Współczynnik do strefy nominalnej strefy nominalnej Stal St37 Chrom Nikiel Rtęć Mosiądz Ołów Miedź Aluminium 1,0 Sn 0,9 Sn 0,9 Sn 0,6 Sn 0,5 Sn 0,5 Sn 0,4 Sn 0,4 Sn Woda Metale Szkło Drewno PCV Olej Ziarno zbóż Polietylen Ceramika 1,0 Sn 1,0 Sn 0,5 Sn 0,3-0,7 Sn 0,4-0,6 Sn 0,1-0,4 Sn 0,4-0,6 Sn 0,37 Sn 0,3 Sn 5 Czujniki zbliżeniowe, detekcja obecności Czujniki fotoelektryczne Składają się z nadajnika w postaci lasera lub źródła promieniowania najczęściej w zakresie podczerwieni oraz odbiornika (fotorezystora, fotodiody, fototranzystora) Zasięg od kilku milimetrów do 10 metrów Problem z zastosowaniem w środowiskach o dużym zapyleniu Czujniki typu bariera optyczna Czujniki odbiciowe 6

4 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki indukcyjne pomiarów przesunięcia w zakresie od setnych do kilkudziesięciu milimetrów 7 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki indukcyjne w układzie różnicowym, układ pomiarowy 1 czujnik 2 wzmacniacz 3 prostownik 8

5 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki pojemnościowe pomiar przesunięć liniowych do kilkudziesięciu milimetrów, możliwość pomiaru przemieszczenia kątowego 9 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki fotoelektryczne do pomiaru odległości Pomiar metodą triangulacji Pomiar czasu przelotu promienia Pomiar przesunięcia fazowego fali Zakresy od kilku milimetrów do kilku metrów (wojskowe do 20km) 10

6 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki ultradźwiękowe Działanie czujników ultradźwiękowych polega na wykrywaniu obecności obiektu w wiązce ultradźwiękowej wysyłanej przez nadajnik czujnika. Odległości określa się na podstawie pomiaru czasu pomiędzy emisją fali a powrotem echa fali odbitej. Zakresy od kilkudziesięciu milimetrów do kilku metrów Często stosowane do pomiaru poziomu w zbiornikach 11 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki obrotowo impulsowe, enkodery 12

7 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki obrotowo impulsowe, enkodery Rozdzielczość przetworników obrotowo-impulsowych typowo do kilku tysięcy impulsów/obrót (wykonania specjalne do kilku milionów impulsów/obrót) Rozdzielczość enkoderów typowo do 16 bitów (dostępne są enkodery jedno i wieloobrotowe) Możliwość wykonania czujników w wersji liniowej 13 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki halltotronowe Wykorzystują zjawisko Halla, czyli wystąpienie różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, gdy znajdzie się on w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym Przeznaczone są do kontroli położenia (obecności) lub pomiaru prędkości obrotowej (liniowej) Czujniki do pomiaru prędkości wyposażone są często w dwa wyjścia: SPEED (impulsy o częstotliwości proporcjonalnej do częstotliwości pobudzania przez element magnetyczny), DIR informujące o zmianie kierunku obrotu 14

8 Pomiary położenia, przesunięć liniowych i kątowych Czujniki potencjometryczne Zakresy pomiarowe od kilku milimetrów do kilku metrów Zaleta prosta budowa układu pomiarowego Wady to wrażliwość zapylenie, zmiany temperatury, wilgotności i zużycie mechaniczne 15 Przemysłowe systemy wizyjne Przeznaczenie lokalizacja i pomiary wielkości geometrycznych produktów (kształt, wymiary powierzchnia, kąt obrotu, itp.), inspekcja obecności i kontrola jakości produktów, sprawdzanie poprawności nadruków, czytanie znaków (OCR), weryfikacja znaków (OCV), kontrola zgodności z wzorcem, klasyfikacja obiektów, sprawdzanie kodów kreskowych i kodów 2D, detekcja i weryfikacja koloru lub jasności (czujniki wizyjne)... 16

9 Przemysłowe systemy wizyjne SICK, Cognex, Matrox, Keyence systemy wizyjne i kamery inteligentne 17 Przemysłowe systemy wizyjne Czujniki i systemy wizyjne Omron 18

10 Przemysłowe systemy wizyjne Omron system wizyjny Xpectia FZx 19 Ogólna charakterystyka systemu w wersji FZ3 w zależności od modelu można dołączyć od 1 do 4 kamer z interfejsem CameraLink kamery o rozdzielczościach od 300k do 5M pikseli możliwość integracji oświetlacza z kamerą i systemem wizyjnym port szeregowy RS232C/422A interfejs sieciowy 100BASE-TX/10BASE-T 11 wejść i 26 wyjść cyfrowych 4 porty USB1.1/2.0 dla urządzeń wskazujących oraz magazynujących dane 32 grupy scen, każda grupa zawiera 32 sceny 20

11 Interfejs użytkownika cztery podstawowe okna 21 Okno główne w trybie ustawień 22

12 Okno główne w trybie ustawień A obszar pasku menu do wyboru opcji i ustawiania parametrów dotyczących pracy systemu i realizowanych pomiarów B obszar pokazuje podstawowe informacje dotyczące pracy systemu związane z ogólnym wynikiem przetwarzania (OK/NG pozytywny/ negatywny), czasem przetwarzania oraz informacją na temat aktualnej sceny i grupy, stanu sygnałów wyjściowych i trybu wyświetlania obrazu C zawiera przyciski do wyboru trybu edycji, przejścia do trybu pracy, zapisu danych, zmiany sceny i grupy oraz aktywacji pomiaru D zawiera cztery sekcje. Pierwsza związana jest z ustawieniami dotyczącymi pomiarów testowych i źródła obrazu wejściowego. Druga pokazuje sekwencje kolejno wykonywanych operacji (bloków funkcyjnych) podczas pomiaru. Szczegóły dotyczące zaznaczonego bloku i jego wyników wyświetlane są w sekcji trzeciej. Wybierając ikonę danego bloku można przejść do okna zmiany parametrów bloku. Ostatnia sekcja dotyczy sposobu wyświetlania obrazów w obszarze E E obszar podglądu obrazu, łącznie z wyświetlanym obrazem mogą być pokazywane informacje numeryczno-graficzne dotyczące wybranego bloku funkcyjnego 23 Koncepcja programowania systemu programowanie systemu Xpectia przygotowanie sceny (scen) zawierającej sekwencję bloków funkcyjnych realizujących wybrane zadania pierwszy blok sceny pobranie obrazu kolejne bloki związane są z przetwarzaniem i rozpoznawaniem zawartości obrazu oraz realizacją innych zadań każdy blok zwraca ogólny wynik działania w postaci OK/NG oraz indywidualne informacje szczegółowe charakterystyczne dla niego na końcu sekwencji sceny informacje dostępne z poszczególnych bloków można wykorzystać do podjęcia ostatecznej decyzji i odpowiedniej reakcji uzyskane informacje można wyświetlić w obszarze podglądu obrazu oraz przesłać do innych urządzeń poprzez dostępne interfejsy 24

13 Programowanie systemu okno edycji sceny 25 Programowanie systemu okno edycji sceny A sekwencja bloków funkcyjnych wybranych dla danej sceny B ikony przycisków poszczególnych bloków umożliwiające przejście do okna strojenia parametrów wybranego bloku C zestaw przycisków umożliwiających tworzenie i modyfikacje sekwencji bloków sceny D lista dostępnych bloków funkcyjnych pogrupowanych tematycznie, dostępne są grupy bloków związane z parametrami dotyczącymi źródła obrazu, technikami poprawy jakości i przygotowania obrazu do przetwarzania, pomiarami i obliczeniami na obrazie, instrukcjami skoków oraz wyświetlaniem i przesyłaniem wyników E obszar podglądu obrazu z wynikami przetwarzania dla wybranego bloku F zawiera opcje związane z oknem edycji, między innymi aktywację obszaru z opisem działania danego bloku funkcyjnego 26

14 Przykładowe sceny 27 Programowanie systemu uwagi dot. wydajności i czasu przetwarzania czas przetwarzania zależy od liczby użytych bloków, wielkości i ilości nauczonych wzorców oraz złożoności operacji realizowanych przez bloki funkcyjne ważne jest właściwe przygotowanie baz wzorców, w których obszary wzorców na obrazie zawierają tylko obiekt i są jak najmniejsze oraz nie zawierają innych elementów fragment obrazu, który będzie przetwarzany przez poszczególne bloki powinien być maksymalnie ograniczony. Ma to szczególne znaczenie dla operacji opartych o korelacje obrazów, czyli związanych z rozpoznawaniem oraz kontrolą jakości wykonania przez porównywanie z obrazem wzorcowym 28

15 Okno konfiguracji parametrów bloku Camera Image Input 29 Klasyfikacja obiektów okno konfiguracji parametrów bloku Classification 30

16 Klasyfikacja obiektów okno konfiguracji parametrów bloku Classification zakładka Model definiowanie modeli wzorców obiektów (etykiet) zakładka Region Setting określanie prostokątnego obszaru przetwarzania obrazu (zakładka dostępna dla każdego bloku związanego z przetwarzaniem obrazu i wykonywaniem pomiarów) zakładka Measurement określenie parametrów przetwarzania i pomiarów (np. zakres wartości współczynnika korelacji) zakładka Output parameter opcje dotyczące uzyskanych wyników 31 Klasyfikacja obiektów okno konfiguracji parametrów bloku Classification 32

17 Klasyfikacja obiektów testowanie bloku Classification 33 Wizualizacja wyników blok Result Display umożliwia wyświetlanie na obrazie wyników pomiarów w postaci numerycznej, alfanumerycznej oraz graficznej łącząc jednocześnie informacje z wielu bloków przetwarzania Dodanie nowego elementu wizualizacji 34

18 Wizualizacja wyników blok Result Display Parametry elementu wizualizacji Edycja wartości wynikowej 35 Wizualizacja wyników blok Result Display 36

19 Rozpoznawanie znaków numerycznych i alfanumerycznych definicja modeli znaków blok Model Dictionary - umożliwia zdefiniowanie wzorców w postaci 36 znaków (domyślnie cyfry 0-9 oraz duże litery A-Z) 37 Rozpoznawanie znaków numerycznych i alfanumerycznych rozpoznawanie znaków blok Character Inspection 38

20 Rozpoznawanie znaków numerycznych i alfanumerycznych wynik działania bloku rozpoznawania 39 Pomiar wybranych cech obiektów pomiary cech obiektów bloki Gravity and Area, Labeling, Label Data oraz Labeling+ blok Labeling ustawienia zakresu kolorów do ustawienia binaryzacji obrazu 40

21 Pomiar wybranych cech obiektów blok Labeling wybór cech i zakresu wartości 41 Pomiar wybranych cech obiektów wizualizacja wyników poprzez blok Result Display 42