Câmeras de visão de máquinas podem ser encontradas em um número de sistemas de manufaturas crescentes - controlando processos, sorteando produtos ou fazendo inspeções de qualidade. Porém, o que muitos não consideram é o papel importante da luz em ajudar essas câmeras a atingir resultados precisos e com o mesmo padrão.
"Iluminação é um elemento chave de qualquer sistema de visão de máquina," diz Andreas Waldl, expecialista em visão de máquina da B&R. É a iluminação que determina como a câmera vê o objeto capturado. Além da intensidade, ângulo e comprimento de onda, dois fatores que fazem toda a diferença são: precisão de tempo e controle de inteligência.
O que alguém tipicamente encontra em campo, é que captura de imagem, luz e controle estroboscópio são controlados por entradas e saídas digitais. Isso é porque não existe um fabricante que ofereça um portfólio completo de sensores de visão de máquinas, luzes e controles estroboscópicos. "Para uma solução de visão de máquina, você normalmente tem quatro provedores de hardware diferentes," explica Waldl, "Um para a câmera, um para o controlador estroboscópico, um para as luzes e um para o controlador de máquina."
Sincronização apertada
Com todos os atrasos e fontes de imprecisão envolvidas em transmitir informação entre esses sistemas via I/O digital, a habilidade de sincronização é severamente limitada. Sincronizar o estroboscópio para disparar no mesmo micro-segundo em que a câmera abre sua lente, por exemplo, é simplesmente impossível. "Como um engenheiro, tudo que você pode fazer é extender a duração do pulso estroboscópico para assegurar que estará ligado enquanto a câmera está exposta." diz Waldl. Porém essa técnica diminui o ciclo de vida do LED drasticamente.
O engenheiro poderia compensar reduzindo a intensidade da luz, mas isso iria requirir uma exposição mais longa. Em aplicações de alta velocidade, uma exposição mais longa pode resultar facilmente em imagens embaçadas. A outra opção seria amplificar o sensor digital. "Fazer isso adiciona barulho e diminui a qualidade da imagem," Waldl explica. "É um beco sem saída."
Na visão de solução de máquina da B&R, a câmera, controle estroboscópico e luzes são todos parte do mesmo sistema. Isso tem algumas vantagens decisivas: desde que o controle de iluminação e sistema de automação são sincronizados com precisão de sub micro-segundo, o pulso de luz pode ser extremamente curto. Isso estende a vida dos LEDs enquanto ainda assegura imagens nítidas até dos objetos mais rápidos. A cobertura de iluminação também é extremamente uniforme e altamente reproduzível. Qualidade geral é aumentada.
Alta intensidade
"O pulso estroboscópico extremamente curto permite que operemos LEDs a até 300% de sua corrente registrada," diz Waldl. B&R é capaz de atingir um nível de intensidade que seria impossível com iluminação convencional contínua. Isso permite tempos de exposição muito curtos e reduz barulho enquanto faz a solução virtualmente imune aos efeitos de luz instável.
"Máquinas ficam em salas de produção, onde as condições de iluminação são difíceis e mudam ao longo do dia," diz Waldl, "então luz instável é uma fonte de problemas notória." Eliminar esse fator pode melhorar substâncialmente a qualidade dos resultados de medição e inspeção. O fabricante de máquinas pode conquistar isso encapsulando a máquina em um protetor grande e caro - ou usando iluminação estroboscópica de alta intensidade.
Iluminação uniforme
Para que uma aplicação de visão de máquina produza resultados consistentes, objetos devem ser iluminados o mais uniformemente possível. Isso pode ser atingido por luzes desenvolvidas de maneira inteligente. Cada LED na solução da B&R tem uma lente especial para garantir que a luz seja radiada uniformemente. As luzes são fabricadas pela B&R, então não há necessidade de realizar calibração manual no campo ou durante produção em série. Mudança de temperatura e a passagem do tempo afetam a intensidade de luz gerada por um LED - mas as luzes inteligentes da B&R compensam esses efeitos automaticamente.
Aplicação flexível
"Uma solução de visão de máquina que só pode fazer uma boa operação não é o suficiente," Waldl enfatiza. Na era da Industria 4.0 e o IoT Industrial, trocas emergenciais se tornaram uma ocorrência diária - e uma solução de visão tem que acomodar isso. A solução completamente integrada da B&R se adapta com facilidade: todos os parâmetros podem ser guardados em receitas e usados conforme necessidade.
Em qualquer momento, o usuário pode ajustar a cor das luzes, a duração ou comprimento focal do pulso estroboscópico, o tempo de exposição da câmera ou o ângulo das barras de luz - simplesmente mudando algumas configurações de software. Com os mesmos componentes de iluminação, é possível implementar tanto iluminações de campo brilhante e de campo escuro, simplesmente usando diferentes parâmetros.
O significado da cor
"Muitos fabricantes de máquinas não sabem o potencial no uso de diferentes cores de flash," nota Waldl. A escolha de cor pode tanto destacar ou esconder características específicas de um produto ou marcas de registro. É por isso que a B&R oferece cada um de seus produtos de iluminação - até os LEDs integrados a câmera - com até quatro cores diferentes, incluindo ultravioleta e infravermelho.
Com diferentes cores de LED, é possível tirar múltiplas fotos de produtos em diferentes condições de iluminação para capturar uma variedade de características. E elas podem ser tiradas em uma sequência tão rápida que apenas uma câmera é necessária.
Configurar em vez de programar!
"Á propósito," diz Waldl, "configurar um sistema de visão de máquina não exige nenhuma programação no sentido tradicional." A B&R desenvolveu componentes de software que permitem que usuários configurem suas aplicações por "arraste e solte". Os componentes de software de visão de máquina podem ser ligados de forma simples a outros componentes, implementando ferramentas como controle de movimento, gerenciamento de usuário, gerenciamento de receitas e sistemas de alarme. Desde que eles sejam uma parte integrada da rede da máquina, diagnósticos compreensivos são disponibilizados em tempo real. A B&R tem reduzido drasticamente sobrecarga de desenvolvimento na criação de uma aplicação de visão de máquina.
Autor: Stefan Hensel, Editor de Comunicações Corporativas, B&R
Andreas Waldl, Gerente de Produtos - Visão Integrada de Máquina, B&R
O portfólio de iluminação da B&R
O portfólio de iluminação da B&R inclui barras de luz flexíveis, anéis de luz e luzes de fundo. Câmeras estão disponíveis com até 64 LEDs integrados. Cada luz tem um controlador estroboscópico integrado e podem ter até quatro cores de LED diferente de cada vez. A seleção vai de branco e várias cores visíveis até ultravioleta e infravermelho. Isso possibilita identificar cor, contraste, iluminação e intensidade corretos para qualquer aplicação.
As barras de luz eletrônicas da B&R tem ajustes de ângulo eletrônico de -40º para 90º. As luzes da barra também estão disponíveis como anéis de luz pré montados em grupos de quatro, seis ou oito. Integrado dentro da rede da máquina via conector híbrido M12, que também provém tensão 24 VDC, os sistemas de iluminação da B&R precisam de apenas um cabo. Uma segunda conexão híbrida permite cabeamento daisy-chain com câmeras ou luzes adicionais.