Gyakori feladat a gépi látásban egy alkotórész meglétének ellenőrzése. Ebben a cikkben a pericentrikus lencsék innovatív alkalmazását mutatjuk be a csomagolás címkéinek ellenőrzése területén. Írásunkban sorra vesszük a hengeres tárgyak képalkotásával, egy lehetséges kalibrálási módszerrel és a hengeres felületek virtuális kibontásával kapcsolatos néhány kihívást.
Egy kép minden oldalról
Vannak olyan esetek, amikor képet kell kapnunk az objektum teljes felületéről:
● részleteket keresünk, de nem tudni, hogy az a termék melyik oldalán van
● teljes felületi képre van szükségünk egy később visszakereshető dokumentáció készítéséhez
Az alábbi képen az Opto Engineering pericentrikus lencséjével ellátott rendszer látható, amint egy gyógyszeres tégelyt vizsgálunk. Itt a tárgy teljes felületét meg kellett nézni, mivel a gyártónak két különböző címke létét és tartalmát kellett ellenőriznie.
Kép forrása: Opto Engineering https://www.opto-e.com/wp/?p=3594
Kép forrása: Ulrich & Steger https://link.springer.com/article/10.1007/s00138-019-01032-w/figures/1
A. Hengeres tartály
B. A tartály fölé hipercentrikus lencsével ellátott kamerát helyeznek. A tartályt a belépő pupilla és a lencse eleje közé helyezzük.
C. A tartály hipercentrikus lencsével készített képe
D. A palack képe hagyományos perspektivikus optikával (összehasonlítás céljából)
Pericentrikus optikák
A pericentrikus optikákat hipercentrikusnak is nevezik. A pericentrikus lencsével készített kép a normál perspektivitás inverzét mutatja. Ez azt jelenti, hogy a kamerától távolabb lévő tárgy nagyobb a képen, mint az, amelyik közelebb van hozzá.
Kép forrása: O. Holovachov https://www.holovachov.com/p135953776/h4E83F5EA#h4e83f5ea
A nyers képen ez a torzítás zavaró, de mivel a torzítás pontos függvényekkel leírható, a nyers kép feldolgozható és visszaállítható „normál” nézetre. Ezt a folyamatot nevezzük rektifikálásnak, aminek eredményeként olyan képet kapunk, mintha a felületet kibontották volna.
Pericentrikus, hipercentrikus és telecentrikus optikák megvásárolhatók a SANXO-nál. Az optikák beépítéséhez, alkalmazásához mérnök kollégáink szívesen nyújtanak segítséget.
https://sanxo.eu/optics/
Az optika átmérőjének megválasztása
A hipercentrikus lencsék geometriája miatt a lencse átmérőjének jelentősen nagyobbnak kell lennie a tárgy méreténél. Először is, mert a látómező kicsi. Másodszor a látóvonal szögének a lehető legnagyobbnak kell lennie. Minél kisebb a szög, annál súlyosabb a torzítás a képen. Bár a kép rektifikálható, kisebb szögeknél a javított kép pontossága rosszabb lesz.
Kép forrása: Opto Engineering https://www.opto-e.com/wp/?p=3594
Gépi látás optikák nagy választéka elérhető a SANXO-nál: https://sanxo.eu/optics/
Képkészítés, fényforrások
Mivel a függőleges felületet vizsgáljuk, elegendő mélységélességgel kell rendelkeznünk ahhoz, hogy éles képet kapjunk a tárgy aljától a tetejéig. A szűk rekesznyílás ideális erre a célra, de ezzel megnő az expozíciós idő, ami lelassítja a gyártósori ellenőrzést. A válasz erre a kihívásra egy gondosan kiválasztott gyűrűs fényforrás.
Pericentrikus, hipercentrikus képkészítéshez a SANXO megfelelő LED fényforrást biztosít: https://sanxo.eu/light-sources/
Kalibrálás
A kalibrálás egyik módja egy könnyen azonosítható pontokkal rendelkező sík kalibrációs kártya használata. Erről fogunk képeket készíteni. A kártyát a lencse alatt egy előre pontosan meghatározott szögben kell elhelyezni. A megdöntött kártyáról készült kép torzított lesz. Ez egy algoritmus segítségével összehasonlítható a merőleges helyzetben készített képpel. Merőleges nézetnél egyáltalán nincs torzulás. A folyamat megismétlése tovább javíthatja a pontosságot. Ha alaposan megnézi ezt a kalibrációs kártyát, látni fogja, hogy egyes fehér körök közepén kis fekete pontok vannak. Ezek a referenciapontok, melyek relatív helyzetét ellenőrzi az algoritmus a megdöntött képen és a referencia képen.
Kép forrása: Ulrich & Steger https://link.springer.com/article/10.1007/s00138-019-01032-w/figures/6
Képjavítás
Mint láttuk, a torzítást a gépi látás szoftver korrigálhatja. A nyers kép átalakítható normál, téglalap alakú verzióvá. Az íveket egyenes vonalúvá, a széttartó vonalakat pedig párhuzamosakká kell átalakítani. Ez már készen áll az optikai karakterfelismerésre (OCR) vagy más minőségértékelési célokra.
Nyers kép
Kép forrása: Ulrich & Stege https://link.springer.com/article/10.1007/s00138-019-01032-w/figures/15
Javított kép
Kép forrása: Ulrich & Stege https://link.springer.com/article/10.1007/s00138-019-01032-w/figures/15
Pericentrikus optikák ipari alkalmazása
Ha gyártósori minőségértékelési rendszert kíván telepíteni üzemében vagy tanácsra van szüksége a gépi látással kapcsolatban, kérjük, lépjen kapcsolatba a SANXO-val.
Referenciák
- Markus Ulrich, Carsten Steger: A camera model for cameras with hypercentric lenses and some example applications https://rdcu.be/cmEjV
- Opto Engineering: 360° label inspection on pharmaceutical bottles https://www.opto-e.com/wp/?p=3594
- Oleksandr Holovachov https://www.holovachov.com/
- Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Lens
