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Smart Vision Sensor

MANUALE ISTRUZIONI

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Serie DataVS1 Manuale istruzioni

INDICE

1. INFORMAZIONI GENERALI ............................................................................................................................................................. 1

1.1. Convenzioni adottate............................................................................................................................................................. 1 1.2. Descrizione generale............................................................................................................................................................. 1 1.3. Modelli disponibili .................................................................................................................................................................. 1

2. COLLEGAMENTI ELETTRICI ........................................................................................................................................................... 2 3. DISTANZE OPERATIVE.................................................................................................................................................................... 3 4. SENSORE DI VISIONE E CONFIGURATORE: CARATTERISTICHE GENERALI ......................................................................... 4

4.1. Sensore di visione DataVS1.................................................................................................................................................. 4 4.2. Installazione del sensore ....................................................................................................................................................... 5 4.3. Configuratore VSC ................................................................................................................................................................ 7 4.4. Installazione del configuratore............................................................................................................................................... 8 4.5. Connessione hardware........................................................................................................................................................ 10 4.6. Note di sicurezza ................................................................................................................................................................. 11

5. CONFIGURAZIONE DI UNA ISPEZIONE TRAMITE VSC ............................................................................................................. 12 5.1. Introduzione......................................................................................................................................................................... 12 5.2. Interfaccia utente su VSC.................................................................................................................................................... 12 5.3. Considerazioni generali ....................................................................................................................................................... 13 5.4. Step 1 – Configurazione dei parametri della camera e scelta del tool di ispezione ............................................................ 13 5.5. Step 2 – Configurazione dei parametri del tool selezionato ................................................................................................ 19 5.6. Step 3 – Verifica del funzionamento dell’ispezione ............................................................................................................. 20 5.7. Step 4 – Definizione degli output e salvataggio dell’ispezione su sensore ......................................................................... 23

6. CONFIGURATORE VSC: FUNZIONALITA’ AVANZATE............................................................................................................... 26 6.1. Output.................................................................................................................................................................................. 26 6.2. Trigger Mode ....................................................................................................................................................................... 28 6.3. Load/Save ........................................................................................................................................................................... 30 6.4. Fail Inspector ....................................................................................................................................................................... 32 6.5. DataVS1 Version ................................................................................................................................................................. 33 6.6. Input Config ......................................................................................................................................................................... 34

6.6.1. Protocollo Standard ................................................................................................................................................... 34 Descrizione del Protocollo......................................................................................................................................................................34 Selezione del Protocollo..........................................................................................................................................................................35 Tempi necessari al cambio di ispezione..................................................................................................................................................35

6.6.2. Protocollo Expert........................................................................................................................................................ 36 Descrizione del Protocollo......................................................................................................................................................................36 Selezione del Protocollo..........................................................................................................................................................................38

6.6.3. Teach In digitale......................................................................................................................................................... 38 6.7. Password............................................................................................................................................................................. 38

7. CONTROLLI .................................................................................................................................................................................... 41 7.1. Premessa ............................................................................................................................................................................ 41 7.2. Brightness............................................................................................................................................................................ 42 7.3. Contrast ............................................................................................................................................................................... 45 7.4. Position................................................................................................................................................................................ 49 7.5. Width ................................................................................................................................................................................... 52 7.6. Edge Count.......................................................................................................................................................................... 56 7.7. Pattern Match ...................................................................................................................................................................... 59 7.8. OCV..................................................................................................................................................................................... 63 7.9. Pattern Count ...................................................................................................................................................................... 67

8. PULSANTE DI TEACH.................................................................................................................................................................... 71 9. VERIFICHE E MANUTENZIONE PERIODICA................................................................................................................................ 72 10. FORMA DI GARANZIA.................................................................................................................................................................... 72 11. DATI TECNICI.................................................................................................................................................................................. 73 12. DIMENSIONI D’INGOMBRO ........................................................................................................................................................... 74 13. ACCESSORI .................................................................................................................................................................................... 75 14. TUTORIAL ....................................................................................................................................................................................... 77

14.1. Immagine digitale ........................................................................................................................................................... 77 14.2. Machine vision ............................................................................................................................................................... 78 14.3. Considerazioni generali sull’illuminazione...................................................................................................................... 78 14.4. Opzioni di illuminazione ................................................................................................................................................. 79 14.5. Binarizzazione................................................................................................................................................................ 80 14.6. Edge / Edge Detection ................................................................................................................................................... 81 14.7. Tempistica di ispezione.................................................................................................................................................. 82 14.8. Pattern match................................................................................................................................................................. 82 14.9. Esposizione.................................................................................................................................................................... 83

15. GLOSSARIO.................................................................................................................................................................................... 84

Manuale istruzioni Serie DataVS1

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1. INFORMAZIONI GENERALI

1.1. Convenzioni adottate

Il presente manuale è stato studiato per costituire una risorsa chiara e veloce per l'utilizzo del sistema DataVS1. Per chi volesse approfondire gli algoritmi e le tecniche trattate, nel testo sono presenti simboli come () che rimandano al cap.14 in cui è presente un apposito TUTORIAL.

All'interno di riquadri sono riportate definizioni per meglio comprendere il tema trattato. In carattere italico vengono riportati gli esempi. Con la presente notazione si indicano le informazioni di particolare interesse. Per altri termini di particolare interesse, è presente al cap.15 un GLOSSARIO.

1.2. Descrizione generale

DataVS1 di Datalogic è un sensore di visione (machine vision ) di facile utilizzo e di avanzate funzionalità di ispezione che ne permettono l'utilizzo in molti campi (controllo qualità su linee di produzione o movimentazione automatica di materiali sono solo alcuni esempi). Alla base del suo funzionamento c'è il confronto fra l'immagine digitale () acquisita in un certo istante ("immagine target") e un'immagine di riferimento precedentemente memorizzata ("immagine campione"). Una volta che il sensore DataVS1 è stato configurato (tramite l’utilizzo del VSC), esso è in grado di svolgere il suo compito in modalità "stand-alone", cioè completamente autonoma.

1.3. Modelli disponibili

Descrizione

N. Ordine Modello Sensore Lente

Configuratore VSC

Cavo di connessione

Cavo di alimentazione

959941000 DataVS1-08-DC-K 8mm

959941010 DataVS1-06-DC-S 6mm

959941020 DataVS1-08-DC-S 8mm

959941030 DataVS1-12-DC-S 12mm

959941050 DataVS1-16-DC-S 16mm

959941040 DataVS1-VSC


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2. COLLEGAMENTI ELETTRICI Sensore DataVS1

M12 8 poli

(connessione VSC)

pin 1: ethernet TX+ pin 2: ethernet RX+ pin 3: ethernet RX- pin 4: Non usato pin 5: 24 Vdc pin 6: Non usato pin 7: ethernet TX- pin 8: GROUND

M12 8 poli

(alimentazione e I/O) pin 1: bianco : ingresso digitale 1 pin 2: marrone : 24 Vdc pin 3: verde : STROBE per illuminatore esterno pin 4: giallo : output 1 pin 5: grigio : output 2 pin 6: rosa : output 3 pin 7: blu : GROUND pin 8: rosso : trigger esterno

Configuratore VSC M12 8 poli Ethernet: (connessione DataVS1)

pin 1: ethernet TX+ pin 2: ethernet RX+ pin 3: ethernet RX- pin 4: non usato pin 5: 24 Vdc pin 6: non usato pin 7: ethernet TX- pin 8: GROUND


3

3. DISTANZE OPERATIVE

Dimensioni campo inquadrato (L x H) in mm

Distanza operativa (mm)

DataVS1-16-DC-S DataVS1-12-DC-S DataVS1-08-DC-x DataVS1-06-DC-S

50 - 17 x 12 25 x 20 42 x 30 80 - 25 x 20 40 x 30 60 x 41 110 - 33 x 25 55 x 40 80 x 55 140 31 x 24 45 x 35 70 x 50 98 x 69 170 39 x 29 53 x 38 85 x 60 118 x 83 200 46 x 34 60 x 50 100 x 70 138 x 92 300 70 x 53 90 x 65 145 x 103 201 x 140 400 94 x 71 121 x 82 186 x 132 265 x 189 500 118 x 89 150 x 110 236 x 167 330 x 232 600 143 x 107 185 x 130 282 x 232 385 x 270


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4. SENSORE DI VISIONE E CONFIGURATORE: CARATTERISTICHE GENERALI 4.1. Sensore di visione DataVS1

DataVS1 è un sensore di visione ultra compatto che integra al suo interno tutti gli elementi fotoelettrici necessari per eseguire un controllo affidabile basato sul confronto tra immagini. Una volta configurato, dunque, il sensore può lavorare in modalità stand-alone andando ad acquisire un’immagine, eseguendo un controllo su di essa e infine attivando le uscite a seconda dell’esito dell’ispezione. Le immagini riportate di seguito, provvedono a porre in evidenza le principali caratteristiche del sensore.

Nella parte superiore del sensore è inoltre inserita l’interfaccia utente, composta da 4 led di segnalazione e un tasto di Teach-in. Più in particolare, facendo riferimento all’immagine riportata nella pagina successiva:

LENTI SELEZIONABILI

ALIMENTAZIONE DIGITAL I/O

CONNESSIONE VSC

GHIERA RUOTABILE PER MESSA A FUOCO

HOUSING ROBUSTO

CONNETTORI M12

ILLUMINATORE A LED INTEGRATO


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LED 1: Alimentazione (colore verde) LED 2: Output digitale 2 (colore arancione) LED 3: Output digitale 1 (colore arancione) LED 4: Connessione con configuratore VSC (colore verde)

Le funzionalità del pulsante di Teach verrà spiegato in modo preciso più avanti (capitolo 8).

4.2. Installazione del sensore

Una buona configurazione di un sensore di visione inizia con una corretta scelta della collocazione del dispositivo stesso. Le variabili da prendere in considerazione in sede di installazione sono diverse e devono essere accuratamente valutate. La tabella riportata di seguito riassume i principali fattori da prendere in considerazione per procedere ad un corretto posizionamento. Fattore Consigli sul posizionamento Dimensione del campo inquadrato

La dimensione del campo inquadrato dal sensore varia a seconda della distanza dall’oggetto che si intende andare a ispezionare (vedi cap.3). Per questo motivo, il sensore deve essere posizionato a una distanza sufficiente per poter inquadrare interamente il particolare che si vuole andare a controllare.

Risoluzione Contrariamente a quanto avviene per la dimensione del campo inquadrato, la risoluzione dell’immagine acquisita dal sensore decresce all’aumentare della distanza dal target di rilevazione. Questo è dovuto al fatto che il sensore cattura sempre un’immagine composta da 640x480 pixel. Aumentando il campo inquadrato, il numero di pixel per unità di area diminuisce. L’immagine a destra presenta una risoluzione migliore rispetto a quella riportata a sinistra. I 640 pixel lungo l’asse orizzontale, infatti, sono interamente “dedicati” alla scritta. Nella prima immagine, invece, solo la metà di essi vanno a definire il logo.

640 pixel 640 pixel

480

pix

el

480

pix

el

PULSANTE TEACH-IN


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Illuminazione L’illuminazione ambientale, tipicamente, costituisce una fonte di disturbo. Essa, infatti, può essere soggetta a variazioni (es. la luce naturale che proviene da una finestra varia di intensità nell’arco di una giornata) e pertanto può pregiudicare la ripetibilità del controllo che si vuole realizzare. Di norma, dunque, è bene andare a minimizzare l’influenza dell’illuminazione ambientale sul campo inquadrato dal sensore. Per ulteriori consigli relativi all’illuminazione industriale si rimanda al tutorial ().

Angolazione Al fine di evitare possibili riflessi provenienti dall’oggetto, laddove possibile è consigliabile andare ad inclinare il sensore di qualche grado rispetto all’asse verticale del target di rilevazione.

Fissaggio del sensore DataVS1 deve essere fissato saldamente su un supporto che sia

stabile, non soggetto a vibrazioni e al riparo dal possibile contatto con liquidi. Per il montaggio sono disponibili a catalogo una serie di staffe appositamente pensate per sostenere il sensore. Ad esempio, nella figura seguente è schematizzato il fissaggio tramite kit di montaggio (95A901380).

Il configuratore VSC costituisce un ottimo ausilio per un corretto posizionamento del sensore. Esso infatti consente di visualizzare in tempo reale il campo inquadrato da DataVS1 dando così la possibilità all’installatore di verificare in ogni momento il corretto posizionamento. Per questo motivo, soprattutto qualora l’operazione di installazione risultasse complicata, può essere conveniente collegare prima il sensore con l’alimentazione e il configuratore (vedi paragrafo 4.5) e poi, in base a quanto visualizzato sul monitor, procedere alla scelta del posizionamento del sensore.


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4.3. Configuratore VSC

Il configuratore VSC consente un semplice e rapido settaggio del sensore. Una volta collegato a DataVS1, esso permette di accedere immediatamente a tutte le funzionalità offerte dal sensore, dalla creazione di una nuova ispezione, alla modifica di parametri, dalla visualizzazione di risultati e statistiche alla gestione degli output digitali. Una volta terminato il settaggio di DataVS1, il configuratore può essere utilizzato per visualizzare i risultati dell’ispezione corrente, oppure può essere scollegato dal sensore che continuerà il suo normale funzionamento in modalità stand-alone. L’immagine riportata di seguito, provvede a porre in evidenza le principali caratteristiche del VSC (si veda anche paragrafo 5.1).

MONITOR 3,5’’ LCD 320x240 pixel

CONNETTORE M12

8 LED DI SEGNALAZIONE

8 PULSANTI


8

4.4. Installazione del configuratore

Nella parte posteriore del configuratore VSC è presente uno scasso che consente di andare a fissare il dispositivo ad una guida DIN. Per l’installazione, dunque, è sufficiente agganciare il configuratore alla guida e procedere al suo bloccaggio tramite le due alette bianche di fissaggio.

E’ altresì possibile andare a installare il configuratore VSC a pannello. All’interno della confezione sono inclusi tutti gli accessori per procedere a questa tipologia di fissaggio.

Guida DIN

Alette di bloccaggio

Scasso per guida DIN


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Per prima cosa posizionare la guarnizione intorno al corpo del configuratore avendo la accortezza di rispettarne la sagoma.

Successivamente fissare il configuratore utilizzando le due viti di bloccaggio e i tappi in gomma.

Guarnizione in gomma


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4.5. Connessione hardware

Collegare il cavo di alimentazione e I/O (CS-A1-06-B-xx) inserendolo nel connettore identificato dall’icona (PWR-I/O).

Collegare DataVS1 al VSC utilizzando l’apposito cavo di connessione (SVS-CV-VSC-xx).

PWR-I/O

Viti di bloccaggio Tappo


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Avvertenze Inserire il cavo nell’apposito connettore rispettando la chiave riportata all’interno del frutto Dopo aver inserito il cavo, ruotare la ghiera in senso antiorario per assicurare il collegamento Non forzare l’inserimento all’interno dei connettori Assicurarsi che ogni cavo sia collegato al connettore giusto Prima di disconnetere il cavo, ruotare la ghiera in senso orario completamente

4.6. Note di sicurezza

Leggere attentamente il manuale di istruzioni prima di installare il sensore e il configuratore. Assicurarsi che il prodotto sia idoneo all’applicazione che si intende andare a realizzare. Collegare i cavi ai dispositivi rispettando le polarità indicate. Alimentare i dispositivi secondo le modalità indicate all’interno del manuale. Proteggere i dispositivi da polveri, sporco e umidità. Non rovesciare liquidi sui dispositivi E’ assolutamente proibito utilizzare DataVS1 in qualsiasi applicazione in cui la sicurezza di

persone e/o cose sia garantita dal corretto funzionamento del dispositivo. Osservare sempre la regolamentazione in materia di sicurezza vigente. Non utilizzare i dispositivi all’interno di aree a rischio di esplosione. Non sottoporre i dispositivi a forti e continue vibrazioni.

TO VSC


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5. CONFIGURAZIONE DI UNA ISPEZIONE TRAMITE VSC

5.1. Introduzione

La configurazione del sensore di visione DataVS1 può essere realizzata esclusivamente attraverso l’utilizzo dell’unità VSC. Nel presente capitolo, verranno descritti i passi base per procedere ad un corretto settaggio del sensore. Nei capitolo 6 e 7, invece, verranno presentati più nel dettaglio le varie opzioni di configurazione al fine di offrire una panoramica completa circa il funzionamento di DataVS1. Per semplificare le istruzioni di seguito descritte, la pressione dei pulsanti sull’interfaccia utente del configuratore verrà indicata tramite la seguente convenzione grafica:

Esempio: pressione del pulsante “Status”

5.2. Interfaccia utente su VSC

Di seguito è riportata una tabella che fornisce una panoramica generale dell’interfaccia utente disponibile sul configuratore VSC. E’ opportuno evidenziare tuttavia che le funzionalità dei pulsanti variano a seconda della modalità operativa in cui l’utente si trova. Per maggiori dettagli circa il comportamento del sistema a seguito della pressione dei tasti, dunque, si rimanda ai capitoli successivi.

PULSANTE Etichetta pulsante Funzionalità principali Status Passaggio allo stato di configurazione successivo Teach Salvataggio delle impostazioni

Cattura nuova immagine di riferimento Set Conferma voce selezionata

Conferma valore parametro Cambiamento modalità monitor

Esc Uscita senza salvare Ritorno al pannello precedente Ritorno allo step di configurazione precedente

Frecce Cambiamento voce selezionata Spostamento/ridimensionamento delle ROI Modifica dei parametri


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LED Etichetta Led Colore Significato Power Verde Configuratore VSC correttamente alimentato Out 1 Arancione Uscita digitale 1 attiva Out 2 Arancione Uscita digitale 2 attiva Link Verde Configuratore VSC correttamente collegato al sensore Set/Net Verde Stato attivo: Setup Adjust Verde Stato attivo: Adjust Monitor Verde Stato attivo: Monitor System Verde Stato attivo: System

5.3. Considerazioni generali

La prima e più importante operazione da compiere per consentire al sistema di eseguire una corretta ispezione è la configurazione, mediante l'acquisizione di una buona immagine di riferimento.

Con il termine ispezione si intende l'insieme di tutte le operazioni che il sensore svolge per controllare le caratteristiche di un oggetto al fine di verificarne la corrispondenza con determinate specifiche.

Ogni singolo articolo oggetto di ispezione viene confrontato con l'immagine di riferimento per deciderne la sua conformità o meno a predefinite specifiche.

E' quindi indispensabile avere a disposizione un'immagine di riferimento nella quale il campione raffigurato abbia contorni ben definiti e caratteristiche ben in evidenza. A tal fine vengono forniti alcuni consigli per una corretta operazione di configurazione:

decidere con esattezza quale caratteristica del prodotto debba essere monitorata assicurarsi che l'illuminazione sia corretta e soprattutto il più stabile possibile: una corretta

acquisizione delle immagini si ottiene anche minimizzando l'influenza della luce ambientale sull'area da analizzare ()

assicurare un buon contrasto fra l'oggetto da ispezionare e lo sfondo scegliere accuratamente gli strumenti (o "controlli") che verranno utilizzati per l'elaborazione,

in modo da ottenere il miglior risultato nel modo più facile e veloce regolare accuratamente i parametri dei controlli può essere utile effettuare test preliminari al fine di rilevare quali casi sono di difficile

individuazione e definire di conseguenza le relative tolleranze confrontare i risultati per individuare eventuali inconsistenze

5.4. Step 1 – Configurazione dei parametri della camera e scelta del tool di ispezione

Nel momento in cui il configuratore VSC viene alimentato, sul monitor compare la schermata iniziale.

Dopo alcuni secondi in cui il sistema viene inizializzato, automaticamente si passa nello stato di Monitor Mode in cui viene visualizzato il campo inquadrato dal sensore di visione, il controllo attualmente attivo con la relativa regione di interesse (ROI).


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NOTA: se sul sensore DataVS1 non è memorizzata alcuna ispezione il sistema visualizza il menù “Vision Tool” dal quale l’utente può selezionare il controllo che vuole andare ad utilizzare. Per maggiori dettagli si rimanda al paragrafo contrassegnato dal simbolo riportato a pagina 14. Il settaggio dei parametri della camera descritto qui di seguito potrà essere comunque svolto in un secondo momento. Per iniziare la vera e propria configurazione dell’ispezione è necessario portarsi in modalità Setup. Per attivare tale modalità operativa è sufficiente premere due volte il tasto STATUS: il led verde Set/Net si accende e il monitor visualizza una schermata come quella in figura.

Come si può vedere nell’immagine riportata, lo schermo del VSC risulta organizzato in due aree principali: campo inquadrato dalla telecamera e opzioni di configurazione disponibili. All’interno della prima area è visualizzata l’immagine catturata dal sensore. Se il campo inquadrato non è a fuoco, è possibile andare ad agire direttamente sulla ghiera di messa a fuoco posta sul sensore (vedi par.4.1). Sul lato destro del monitor, invece, sono riportate le opzioni di configurazione. L’utente può muoversi tra le varie voci utilizzando le due frecce verticali. Il primo passo per procedere alla configurazione di una nuova ispezione, consiste nel settaggio dei parametri di funzionamento del sensore. Per modificare tali parametri, spostarsi con le frecce sull’icona CAMERA e premere il tasto SET.

2 x


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Nel nuovo pannello visualizzato, sono riportate le impostazioni che l’utente può andare a modificare. Per spostarsi da un parametro all’altro è sufficiente premere i tasti FRECCIA SU/FRECCIA GIU’ Parametro Descrizione Modifica Illuminatore interno

Selezionando o deselezionando l’opzione si attiva/disattiva l’illuminatore montato a bordo del sensore.

Premere il tasto SET per attivare/disattivare l’opzione.

Illuminatore esterno

Selezionando o deselezionando l’opzione si attiva/disattiva il segnale di strobe che il sensore può andare ad utilizzare per pilotare un illuminatore esterno


Tempo di esposizione

Il tempo di esposizione identifica il periodo durante il quale l’obiettivo rimane aperto consentendo alla luce di raggiungere il CMOS montato sul sensore. Pertanto, più si aumenta il tempo di esposizione e più l’immagine risulta luminosa. Di contro, però aumentando il tempo di esposizione si corre il rischio di acquisire immagini mosse soprattutto laddove il particolare che si intende ispezionare si muove a velocità non trascurabili. Se si dispone di immagini poco luminose di oggetti che si muovono velocemente, dunque, è opportuno agire anche sul parametro guadagno.

Per modificare il valore del tempo di esposizione, posizionarsi sul parametro e utilizzare i tasti FRECCIA SINISTRA/DESTRA.

Guadagno Il parametro di guadagno consente di andare a modificare la luminosità dell’immagine catturata dal sensore amplificando il segnale trasmesso dal CMOS all’unità di elaborazione. Aumentando il guadagno, tuttavia, si va anche ad amplificare i disturbi sull’immagine andandone a peggiorare la qualità.

Per modificare il valore del guadagno, posizionarsi sul parametro e utilizzare i tasti FRECCIA SINISTRA/DESTRA.

Negativo Selezionando l’opzione si attiva l’inversione delle tonalità di grigio. In questo modo si ottiene un’immagine in negativo rispetto a quella attualmente catturata dal sensore (es. il bianco diventa nero e viceversa).


Una volta terminato il settaggio dei parametri della camera, è possibile ritornare al menù di Setup premendo il tasto TEACH. In questo modo, le modifiche apportate vengono memorizzate.


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Se invece si vuole uscire dal pannello di controllo camera senza salvare le modifiche è sufficiente premere il tasto ESC. Il configuratore propone un avviso che propone il salvataggio. Selezionando la voce NO con l’uso delle FRECCE e la pressione del tasto SET è possibile uscire senza salvare.

Una volta settati i parametri operativi della camera, si può procedere alla scelta del tool di ispezione da utilizzare. Per fare ciò posizionarsi con le FRECCE sull’icona VISION TOOL e premere il tasto SET.

Utilizzando i tasti FRECCIA è possibile muoversi all’interno del menù. Per confermare la scelta di un tool di ispezione premere il tasto SET. Di seguito viene riportata una tabella sintetica che riassume i controlli che è possibile andare a selezionare. Per tutti i dettagli relativi ai tool di ispezione si rimanda al capitolo 7 in cui verranno presentati in maniera più approfondita. Tool Icona Funzionalità Brightness

Calcolo del valore medio dell’intensità luminosa all’interno di una regione

Contrast

Calcolo del valore di contrasto massimo all’interno di una regione

OCV

Verifica della stampa di caratteri

Pattern Match

Ricerca di un pattern all’interno di une regione

Position

Controllo della posizione di particolari


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Width

Controllo dimensionale di particolari

Edge Count

Conteggio di particolari lungo una dimensione

Pattern Count

Conteggio di pattern all’interno di une regione

Una volta selezionato il tool di ispezione, occorre andare a posizionare e dimensionare opportunamente la regione di interesse (ROI) su cui il controllo andrà poi ad agire. Il significato della ROI varia a seconda del controllo selezionato. La tabella di seguito riportata provvede a fornire un’indicazione di massima circa il suo significato. Per ogni ulteriore approfondimento si rimanda al capitolo 7. Tool Descrizione ROI Brightness Identifica la regione all’interno della quale l’algoritmo calcola il valor medio

di luminosità Contrast Identifica la porzione di campo inquadrato all’interno della quale

l’algoritmo calcola il valore massimo di contrasto Position Identifica l’area all’interno della quale vengono ricercate variazioni di

luminosità significative (edge ) che tipicamente contraddistinguono i bordi del particolare che si vuole ispezionare

Width Come per il controllo position, definisce l’area in cui l’algoritmo va a ricercare i bordi del particolare di cui si vuole misurare l’ampiezza

Edge Counting Descrive la regione all’interno della quale vengono ricercati degli edge () che successivamente vengono contati dall’algoritmo

Pattern Match Definisce il pattern (particolare) che si vuole andare a ricercare all’interno dell’intero campo inquadrato

OCV Descrive la porzione in cui il dispositivo ricerca i caratteri da andare a verificare

Pattern Count Definisce il pattern (particolare) che si vuole andare a contare all’interno dell’intero campo inquadrato

Per modificare la posizione della ROI, occorre posizionarsi sull’icona Move ROI e premere il tasto SET. NOTA: La procedura di riposizionamento/ridimensionamento della ROI di seguito riportata è valida per tutti i tool di controllo disponibili sul sensore. Le uniche eccezioni sono costituite dal Pattern Match e dal Pattern Count che, richiedendo il settaggio di due aree di controllo, presentano una procedura particolare. Per tutti i dettagli si rimanda al paragrafo 7.7.

A questo punto è possibile andare a muovere la ROI liberamente utilizzando i tasti FRECCIA. Nella parte bassa del display sono riportate le coordinate (espresse in pixel) del vertice superiore sinistro della ROI. Una volta ottenuto il posizionamento desiderato, premere il tasto TEACH per salvare le


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impostazioni e ritornare al menù di Setup. Premendo il tasto ESC, invece, si fa ritorno al menù di Setup ignorando le modifiche apportate (il sistema propone comunque un avviso che ricorda il salvataggio).

Se invece si vuole andare a modificare le dimensioni della ROI, scegliere dal menù di Setup l’opzione Resize ROI (sempre utilizzando il tasto SET). A questo punto è possibile andare a ridurre o ingradire la ROI utilizzando le FRECCE sul tastierino. Nella parte inferiore del display vengono riportate le dimensioni (espresse in pixel) della ROI corrente. Una volta ottenuto il dimensionamento desiderato, premere il tasto TEACH per salvare le impostazioni e ritornare al menù di Setup. Premendo il tasto ESC, invece, si fa ritorno al menù di Setup ignorando le modifiche apportate (il sistema propone comunque un avviso che ricorda il salvataggio).

Terminato il posizionamento e dimensionamento della ROI, è possibile passare allo step di configurazione successivo. Per fare ciò, premere il tasto STATUS: il led Set/Net si spegne e contemporaneamente si accende il led Adjust.


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5.5. Step 2 – Configurazione dei parametri del tool selezionato

Nel secondo step di configurazione è necessario andare a definire i parametri che regolano il funzionamento del controllo scelto nella fase precedente. Il display del configuratore è sostanzialmente organizzato come nello step precedente. Sul lato destro sono riportati i parametri che l’utente può modificare, mentre nella restante area viene visualizzata l’immagine catturata dal sensore. Nella parte bassa del monitor, inoltre, è riportato il nome del parametro attualmente selezionato, una breve descrizione dello stesso e il valore impostato correntemente.

I parametri sono visualizzati uno alla volta. Per passare da un parametro all’altro utilizzare i tasti FRECCIA SINISTRA/DESTRA. Per modificare invece il valore correntemente settato, avvalersi dei pulsanti FRECCIA SU/GIU’. Alla pressione del pulsante, il valore viene incrementato/decrementato di una unità. Per modificare il valore più velocemente tenere premuto il tasto corrispondente.

I parametri che è necessario andare a definire variano a seconda del tool di ispezione selezionato. Per un approfondimento esaustivo si rimanda al capitolo 7. Terminato il settaggio dei valori desiderati, si può procedere con la fase successiva premendo il tasto STATUS. Il led Adjust si spegne e si accende il led Monitor.

Campo inquadrato Valore calcolato

Valore correntemente impostato

Nome parametro

Descrizione


20

5.6. Step 3 – Verifica del funzionamento dell’ispezione

Nella modalità monitor mode, è possibile andare a verificare il corretto funzionamento dell’ispezione che si è definita negli step di configurazione precedenti. L’utente può scegliere tra cinque differenti modalità di monitoraggio possibili. La tabella seguente fornisce una descrizione delle caratteristiche principali delle cinque modalità disponibili e indica come attivare le varie visualizzazioni.

Modalità Esempio Attivazione Descrizione

Camera Mode

FRECCIA GIU’

Il monitor visualizza a pieno schermo il campo inquadrato dal sensore. Non viene riportato nessun tipo di informazione circa l’esito del controllo.

Monitor Mode

FRECCIA SU

Il monitor visualizza a pieno schermo il campo inquadrato dal sensore. Su di esso, sono anche riportate le seguenti informazioni: Controllo attivo (angolo superiore

destro) ROI Risultato ispezione (angolo

inferiore sinistro)

Fail Mode

FRECCIA SINISTRA

l monitor visualizza l’immagine dell’ultima ispezione che si è conclusa con esito negativo (fault)

Zoom Mode

FRECCIA DESTRA

Sul monitor compare un’immagine zoomata del 200% del campo inquadrato dal sensore. Nell’angolo in basso a destra è riportato un rettangolo che mostra la posizione dell’area visualizzata rispetto all’immagine complessiva e la posizione della ROI. Per muovere l’area di zoom utilizzare i tasti FRECCIA. Per uscire dalla modalità zoom premere ESC.

Statistiche

TASTO SET

Sul monitor compaiono alcune statistiche relative agli esiti delle ispezioni. Le informazioni riportate sono: Inspection result

Esito corrente dell’ispezione Score

Risultato corrente dell’ispezione Average score

Risultato medio calcolato Score MIN-MAX

Valore minimo e massimo calcolato

Execution time (ms) Tempo di esecuzione totale dell’ispezione

Average execution time (ms) Tempo di esecuzione medio


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totale dell’ispezione Measurement count

Numero di ispezioni effettuate Failure (%)

% di ispezioni fallite sul totale effettuate

Utilizzando le FRECCE DESTRA/SINISTRA è possibile andare a variare la scala di visualizzazione del grafico riportato in basso. In particolare:

Il grafico viene compresso lungo l’asse delle ascisse di un fattore 10.

Il grafico viene compresso lungo l’asse delle ascisse di un fattore 100.

Per uscire dalla modalità statistiche premere SET.

Qualora gli esiti dell’ispezione definita non fossero quelli desiderati, è possibile ritornare agli step di configurazione precedenti utilizzando il pulsante ESC. Premendolo una volta si ritorna al menù di Adjust, premendolo 2 volte, invece, al menù di Setup.

Nel momento in cui si è soddisfatti del risultato ottenuto, si può procedere con il quarto e ultimo step di configurazione semplicemente premendo il tasto STATUS: il led monitor si spegne e si accende il led System.


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NOTA: la modalità Monitor consente, come detto, di verificare il corretto funzionamento dell’ispezione configurata. E’ importante sottolineare, tuttavia, che l’ispezione visualizzata sul VSC non corrisponde a quella memorizzata sul sensore fintantoché l’utente non provvede a salvarla in uno degli slot di memoria disponibili sul sensore stesso. Per questo motivo, ogni qualvolta l’utente apporti delle modifiche ai parametri di configurazione, nella modalità monitor, nell’angolo inferiore destro, compare l’icona di un dischetto lampeggiante che ricorda il salvataggio dell’ispezione. Esempio

Colleghiamo VSC a un DataVS1 su cui sta girando un’ispezione. Il dispositivo si porta in modalità Monitor e ci mostra il corrente funzionamento del sensore.

Decidiamo di aumentare la soglia minima di accettazione del tool pattern match in quanto talvolta l’ispezione non dà il risultato desiderato. Premiamo dunque il tasto ESC per tornare nella fase di Adjust e con la FRECCIA SU incrementiamo la soglia desiderata. Torniamo ora in modalità Monitor per la verifica premendo il tasto STATUS.

Nell’angolo in alto a destra lampeggia l’icona di un floppy disk. Se noi ora scollegassimo VSC da DataVS1, le modifiche apportate risulterebbero perse. Per rendere permanente il nuovo settaggio, premiamo STATUS per spostarci nel menù System e attraverso l’utilizzo del bank set salviamo l’ispezione in uno slot di memoria del sensore (per la procedura di salvataggio vedere paragrafo 5.7).


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La procedura standard di salvataggio è descritta dettagliatamente nei paragrafi 5.7 e 6.3. E’ comunque possibile procedere ad una memorizzazione rapida delle modifiche nel seguente modo. Premere il tasto TEACH dalla modalità Monitor. Verrà visualizzata una schermata in cui vengono sintetizzate le modifiche apportate all’ispezione corrente, nonché lo slot di memoria attualmente attivo.

Per rendere permanenti i cambiamenti è sufficiente premere nuovamente il tasto TEACH. Se invece si vuole fare ritorno alla modalità monitor premere ESC.

5.7. Step 4 – Definizione degli output e salvataggio dell’ispezione su sensore

Quando si passa nella modalità System, il display del VSC visualizza il seguente menù

Prima di procedere al salvataggio dell’ispezione sul sensore, occorre andare a settare le uscite digitali. Il sensore ha tre output digitali configurabili, per ognuno dei quali è possibile definire il comportamento, la durata e il ritardo (durata e ritardo sono parametri comuni alle tre uscite). Per definire il comportamento delle uscite a seconda dell’esito del controllo impostato, posizionarsi tramite l’ausili delle FRECCE sull’icona OUTPUT e premere il tasto SET.


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Come si può notare nell’immagine riportata, ad ogni uscita è possibile andare ad assegnare un diverso comportamento. Opzione Comportamento Part pass L’uscita si attiva quando il controllo dà risultato positivo. In caso di fallimento

rimane bassa. Part fail L’uscita si attiva in caso di fallimento. Se il controllo dà esito positivo, invece,

rimane disattivata. Busy-Ready L’uscita assume valore 1 (Busy) per tutto il tempo impiegato dal sensore per

acquisire ed elaborare l’immagine. L’uscita assume il valore 0 (Ready) quando il sensore è pronto per una nuova acquisizione. Se l’acquisizione dell’immagine avviene sotto il controllo di un segnale esterno (hardware trigger), l’uscita assume il valore 1 in seguito all’arrivo del segnale.

Error Indica l’occorrenza di un errore sul sensore. Toggle L'uscita assumerà alternativamente i valori logici 1 e 0 a fronte di ogni

immagine catturata ed elaborata. In questa configurazione non sussiste alcuna relazione tra il valore assunto dall’uscita e il risultato dell’elaborazione dell’immagine.

Disable L’uscita è disattivata Di default le tre uscite sono impostate nel modo seguente:

OUTPUT 1: Part Pass OUTPUT 2: Part Pass OUTPUT 3: Part Pass

Per selezionare il comportamento desiderato, spostarsi con i tasti FRECCIA sull’opzione scelta e premere il pulsante SET.

Ogni uscita può essere configurata anche in logica negata. Per invertire la logica di funzionamento spostarsi con le FRECCE sull’opzione riportata in alto che ha come etichetta il punto esclamativo e premere il pulsante SET.

Nella parte bassa del display sono riportati due ulteriori parametri che è possibile andare a configurare:


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Durata indica quanto tempo (in ms) l'uscita deve mantenere l'ultimo valore acquisito, ha

senso solo per le modalità Pezzo Presente, Pezzo Buono e Pezzo Cattivo. Ritardo indica dopo quanto tempo l'uscita deve visualizzare l'ultimo risultato acquisito. Ha

l'effetto di ritardare il tempo di mantenimento del segnale di uscita se Delay risulta maggiore del tempo della sua elaborazione, quindi dalla cattura dell'immagine all'attivazione delle uscite.

I due parametri sopra riportati possono essere modificati utilizzando i pulsanti FRECCIA DESTRA/SINISTRA. Una volta impostati tutti i parametri, per ritornare al menù System salvando le modifiche effettuate premere il tasto TEACH. Se invece si desidera non salvare i cambiamenti premere il tasto ESC. Il sistema propone un avviso di salvataggio. Per confermare l’uscita ignorando le modifiche spostarsi con le FRECCE su NO e premere SET. Terminata la fase di settaggio degli output, può dirsi conclusa la fase di configurazione. Ora occorre rendere permanenti le modifiche effettuate andando a salvare l’ispezione sulla memoria del sensore. Per fare ciò selezionare dal menù principale la voce LOAD/SAVE premendo il pulsante SET.

Dal nuovo menù che compare sul display è possibile andare a gestire gli slot di memoria disponibili sul sensore. Complessivamente DataVS1 dispone di 20 aree di memoria (dette banchi) su cui è possibile salvare 20 differenti ispezioni che possono essere richiamate successivamente. Per salvare l’ispezione configurata, selezionare prima il banco di destinazione utilizzando le FRECCE e il tasto SET per conferma. Successivamente muovere il cursore sull’opzione SAVE e premere SET.

Terminate tutte le operazioni di configurazione, l’utente può:

scollegare il VSC e utilizzare il sensore in modalità stand alone utilizzare il VSC per visualizzare i risultati dell’ispezione. Per fare ciò, dal menù System,

premendo il tasto ESC è possibile fare ritorno alla modalità operativa Monitor


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6. CONFIGURATORE VSC: FUNZIONALITA’ AVANZATE Nel capitolo precedente è stata descritta la procedura di base per la creazione di una nuova ispezione per DataVS1. Oltre alle funzionalità mostrate in precedenza, il configuratore VSC mette a disposizione dell’utente alcuni settaggi aggiuntivi tutti accessibili dal menù System.

Di seguito verranno descritte singolarmente e nel dettaglio tali funzionalità.

6.1. Output

Dal menù Output Settings è possibile andare a configurare il comportamento delle 3 uscite digitali disponibili sul sensore. Ad ogni output può essere associato un diverso comportamento: Opzione Comportamento Part pass L’uscita si attiva quando il controllo dà risultato positivo. In caso di fallimento

rimane bassa. Part fail L’uscita si attiva in caso di fallimento. Se il controllo dà esito positivo, invece,

rimane disattivata. Busy-Ready L’uscita assume valore 1 (Busy) per tutto il tempo impiegato dal sensore per

acquisire ed elaborare l’immagine. L’uscita assume il valore 0 (Ready) quando il sensore è pronto per una nuova acquisizione. Se l’acquisizione dell’immagine avviene sotto il controllo di un segnale esterno (hardware trigger), l’uscita assume il valore 1 in seguito all’arrivo del segnale.

Error Indica l’occorrenza di un errore sul sensore. Toggle L'uscita assumerà alternativamente i valori logici 1 e 0 a fronte di ogni

immagine catturata ed elaborata. In questa configurazione non sussiste alcuna relazione tra il valore assunto dall’uscita e il risultato dell’elaborazione dell’immagine.

Disable L’uscita è disattivata


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Di default le tre uscite sono impostate nel modo seguente:

OUTPUT 1: Part Pass OUTPUT 2: Part Pass OUTPUT 3: Part Pass

Per modificare il comportamento delle uscite, spostarsi con le FRECCE e selezionare con il tasto SET l’opzione desiderata.

Ogni output può essere fatto funzionare anche in logica negata. Attivando tale opzione, l’uscita avrà un comportamento esattamente opposto rispetto a quello normale: assumerà cioè il valore 1 al posto di 0 e viceversa. Per attivare la logica negata è sufficiente apporre un flag nella casellina riportata di fianco al nome dell’output. Per fare ciò, utilizzare i tasti FRECCIA per spostarsi sulla casella e premere il tasto SET.

Gli ultimi due parametri che è possibile andare a settare relativamente al comportamento delle uscite digitali sono la durata (duration) e il ritardo (delay). E’ importante sottolineare che tali parametri sono comuni a tutte le uscite digitali e pertanto non è possibile andare ad impostare valori diversi per uscite differenti.

Durata indica quanto tempo (in ms) l'uscita deve mantenere l'ultimo valore acquisito, ha senso solo per le modalità Pezzo Presente, Pezzo Buono e Pezzo Cattivo.

Ritardo indica dopo quanto tempo l'uscita deve visualizzare l'ultimo risultato acquisito. Ha l'effetto di ritardare il tempo di mantenimento del segnale di uscita se Delay risulta maggiore del tempo della sua elaborazione, quindi dalla cattura dell'immagine all'attivazione delle uscite.

I due parametri sopra riportati possono essere modificati utilizzando i pulsanti FRECCIA DESTRA/SINISTRA. Una volta impostati tutti i parametri, per ritornare al menù System salvando le modifiche effettuate premere il tasto TEACH. Se invece si desidera non salvare i cambiamenti premere il tasto ESC. Il sistema propone un avviso di salvataggio. Per confermare l’uscita ignorando le modifiche spostarsi con le FRECCE su NO e premere SET.


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6.2. Trigger Mode

Con il termine trigger si indica un segnale generato da un evento, che dà il via ad un altro evento. Nella fattispecie, il trigger è un segnale generato da un dispositivo che dà il via all'operazione di acquisizione dell'immagine. Quando il sensore viene utilizzato in ispezioni di oggetti in movimento, è importante garantire che nell'istante in cui l'immagine viene catturata per essere elaborata, l'oggetto si trovi entro l'area di ripresa. A tal fine, il sistema, nel menù System, mette a disposizione 3 tipi di "trigger":

Continuo Hardware - Fronte di salita Hardware - Fronte di discesa

Trigger continuo L'acquisizione di immagini da elaborare avviene alla massima velocità possibile. Una singola immagine viene acquisita e subito elaborata: appena il sensore è pronto ne viene acquisita un'altra e così via. Un trigger di questo tipo è utile per testare i parametri di un'ispezione: è possibile infatti vedere i controlli direttamente applicati alle immagini riprese dal sensore.

Acquisizione immagine

Controllo -

Misurazione OK / FAIL

ISPEZIONE


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Trigger hardware

Il segnale per la cattura dell'immagine proviene da un dispositivo esterno (ad es. una fotocellula), il segnale ha naturalmente un fronte di salita e un fronte di discesa (Rising e Falling). Se si seleziona “Fronte di Salita”, il segnale per la cattura dell'immagine segue il fronte di salita del dispositivo esterno.

Se si seleziona “Fronte di Discesa”, il segnale per la cattura dell'immagine segue il fronte di discesa del dispositivo esterno.

Acquisizione immagine

Controllo -


ISPEZIONE

Fotocellula

TRIGGER


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Per i due trigger hardware è possibile anche impostare una cattura dell’immagine ritardata rispetto al segnale di trigger ricevuto. Per settare il valore del ritardo è sufficiente agire sullo slider posto nella parte inferiore del monitor utilizzando i tasti FRECCIA DESTRA/SINISTRA. Esempio

La cattura dell’immagine viene ritardata di 150 ms rispetto al fronte si salita del segnale di trigger.

6.3. Load/Save

Con il termine load/save si identifica il pannello di controllo da cui è possibile andare a gestire le aree di memoria disponibili sul sensore.

NOTA: Il menu load/save costituisce l’unico punto di accesso alla memoria FLASH installata sul sensore. In tutti gli step di configurazione, infatti, si agisce su una memoria di tipo RAM che viene resettata ogniqualvolta venga tolta l’alimentazione al dispositivo. Pertanto, quando si va a modificare la configurazione corrente, se si vogliono rendere permanenti le variazioni apportate, è necessario procedere al salvataggio dell’ispezione utilizzando il menu load/save.

Nella parte superiore dello schermo sono riportati i 20 slot di memoria disponibili sul sensore. Ogni banco si può trovare in uno dei tre stati seguenti (identificati da 3 colori diversi):

Current slot (bianco) Slot di memoria attualmente selezionato

Free slot (verde) Banco libero

Full slot (giallo) Slot di memoria occupato. Se si salva una nuova ispezione su di esso, l’ispezione precedente verrà sovrascritta.


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Per selezionare il banco di memoria su cui si vuole andare a operare, utilizzare i tasti FRECCIA per muovere il cursore e premere SET per confermare la scelta. A questo punto, sul banco selezionato, è possibile svolgere tre differenti operazioni richiamabili tramite le icone poste nella parte bassa dello schermo:

Load: carica l’ispezione memorizzata sul banco selezionato. Alla pressione del tasto SET il dispositivo va a caricare l’ispezione selezionata. Dopo alcuni istanti di attesa, sul dispositivo viene visualizzato un messaggio di conferma. Dopo aver premuto nuovamente SET viene chiesto se si desidera utilizzare l’ispezione caricata come ispezione di default in occasione del prossimo riavvio. Con i tasti FRECCIA è possibile selezionare l’opzione desiderata che verrà confermata dalla pressione del tasto SET.

Save: memorizza l’ispezione corrente sul banco selezionato. Alla pressione del tasto SET il dispositivo va a salvare l’ispezione corrente. Se lo slot selezionato non è libero, compare sul monitor un messaggio che richiede se si vuole sovrascrivere l’ispezione attualmente presente nell’area di memoria. Utilizzare le FRECCE e il tasto SET per muoversi e selezionare un’opzione. Dopo alcuni istanti di attesa, viene chiesto se si desidera utilizzare l’ispezione salvata come ispezione di default al prossimo riavvio. Con i tasti FRECCIA è possibile selezionare l’opzione desiderata e con SET confermare la propria scelta.

Clear: cancella l’ispezione salvata nello slot di memoria selezionato. Una volta premuto il tasto SET, il dispositivo richiede una conferma alla cancellazione. L’utente utilizzando i tasti FRECCIA e il pulsante SET può operare la scelta desiderata.


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E’ possibile uscire in ogni momento dal bankset semplicemente premendo il tasto ESC.

6.4. Fail Inspector

Il fail inspector costituisce uno strumento che consente all’utente di andare a richiamare le immagini delle ultime ispezioni fallite. Il sensore può memorizzare un massimo di 10 immagini: quando occorre l’11 fail, l’immagine del primo fallimento viene sovrascritta e così via in logica FIFO.

Nella parte sinistra del monitor, è riportato l’elenco degli ultimi 10 fail. Con i tasti FRECCIA SU/GIU’ è possibile muoversi tra un fail e l’altro. Nella parte destra sono riportati alcuni dati relativi al fail selezionato. Più precisamente: Etichetta Descrizione Tool Nome del tool attivo ROI X Coord. Valore della coordinata X (espresso in pixel)

dell’angolo superiore sinistro della ROI ROI Y Coord. Valore della coordinata Y (espresso in pixel)

dell’angolo superiore sinistro della ROI ROI width Larghezza (espressa in pixel) della ROI ROI height Altezza (espressa in pixel) della ROI Expected value Valore delle soglie di accettazione impostate

dall’utente Measured value Valore calcolato dal controllo

Premendo il tasto SET è possibile andare a visualizzare il fail selezionato.


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E’ possibile muoversi tra i vari fail utilizzando le FRECCE DESTRA e SINISTRA. Per ritornare al menù principale del fail inspector è sufficiente premere il tasto ESC.

6.5. DataVS1 Version

Dal pannello DataVS1 Version è possibile andare a verificare quale versione software è attualmente caricata sul dispositivo e la relativa data di rilascio. Per ritornare al menù principale è sufficiente premere il tasto ESC.


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6.6. Input Config

Dal menù Input Config è possibile andare a selezionare quale protocollo utilizzare per scegliere tramite gli ingressi digitali l’ispezione da eseguire sull’SVS e abilitare la funzione di Teach tramite ingressi digitali. I protocolli disponibili sono i seguenti:

Standard Protocollo di selezione dell’ispezione senza feedback del sensore.

Expert Protocollo di selezione dell’ispezione con feedback del sensore.

NOTA: Tutte le forme d’onda digitali descritte per i protocolli Standard e Export sono destinate ad avere una durata minima MIN_PULS_DUR che può essere configurata dal menu Input Config.

6.6.1. Protocollo Standard

Descrizione del Protocollo

Il protocollo è composto da due fasi handshake, chiamate prologo e epilogo. In base a questo protocollo, il sensore non rende disponibile nessun segnale di feedback (segnale ACKNOWLEDGE) I PIN degli I/O digitali coinvolti nel Protocollo Standard sono 5:

PIN 1: Select Input. Viene usato in entrambe le fasi di handshake, per avvisare il sensore dell’arrivo di una richiesta di cambio dell’ispezione in esecuzione e comunicare al sensore il numero dello slot dell’Ispezione da commutare.

PIN 4: Output 1. PIN 5: Output 2. PIN 6: Output 3.

Fondamentalmente il prologo è composto da tre impulsi di durata 10-100 ms e un duty-cicle del 50%. Il primo impulso apre la finestra del prologo che ha una durata massima di Y = X*6 + delta ms (dove X è la durata dell’impulso selezionata e delta è un margine impostato come il 5% del valore corrente di X*6), durante la quale sono attesi 3 impulsi per dare il via alla sezione di selezione della ispezione. Al termine del prologo, se vengono contati soltanto 3 impulsi si passa alla fase successiva. Nella finestra di selezione dell’ispezione, della durata di Y = X*40 + delta ms (dove X è la durata dell’impulso selezionata e delta è un margine impostato come il 5% del valore corrente di X*40), viene contato il numero di impulsi che corrisponde al numero di ispezione selezionato. Se il numero di impulsi non corrisponde ad una ispezione valida la richiesta viene scartata. La figura seguente mostra l’immagine (acquisita tramite oscilloscopio) del processo di selezione dell’ispezione numero 8 con gli ingressi digitali generata con un PLC.


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Selezione dell’ispezione numero 8

Selezione del Protocollo

Per abilitare il protocollo standard selezionare SELECT - NO feedback. Usare il controllo Minimum pulse duration per modificare la durata minima dell’impulso (MIN_PULSE_DUR) utilizzato per cambiare l’ispezione corrente mediante gli ingressi digitali. Quando si è convinti che la propria configurazione è completa, premere il pulsante TEACH.

Tempi necessari al cambio di ispezione

Poiché caricare un’ispezione può richiedere un certo tempo di elaborazione (fondamentalmente il sensore ha bisogno di eseguire una fase di teaching nell’immagine di riferimento prima di andare in modalità Run), non viene indicata un’unica e definitiva durata del processo di cambio dell’ispezione perché dipenderà dal tempo di ispezione stesso. Se l’ispezione utilizza Tool molto veloci, come Position o Width, il passaggio sarà piuttosto veloce (centinaia di millisecondi), se l’ispezione è piuttosto lenta, ad esempio con la presenza di un Pattern Match complicato, il tempo richiesto per passare da un ispezione alla successiva potrebbe richiedere un tempo nell’ordine di 1-2 secondi. Nel corso del processo di cambio dell’ispezione, il sensore sospende l’acquisizione di immagini ed entra in uno stato di Idle (inattivo). Quando il cambio è completato il sensore segnala con un flash dell’illuminatore l’avvio della attività della nuova ispezione.


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6.6.2. Protocollo Expert

Selezione dell’ispezione numero 15 (001111)

Descrizione del Protocollo

Il protocollo Expert è basato su 8 fasi di handshake. In base a questo protocollo, il sensore rende disponibile il messaggio ACKNOWLEDGE che rappresenta un feedback dell’operazione di cambio dell’ispezione. I PIN degli I/O digitali coinvolti nel Protocollo Expert sono 5:

PIN 1: Select Input. Viene usato nelle prime 4 fasi di handshake, per avvisare il sensore dell’arrivo di una richiesta di cambio dell’ispezione

PIN 8: trigger Input. È usato per comunicare al sensore il numero dello slot dell’ispezione da cambiare e per il recupero del feedback del sensore (ACKNOWLEDGE).

PIN 4: Output 1. PIN 5: Output 2. PIN 6: Output 3.

Di seguito viene descritta ogni Fase: Fase 1: Selezione ingresso ALTO. Tutte le uscite DataVS1 BASSE Vengono selezionati i segnali relativi agli ingressi (dal PLC all’SVS) commutati da BASSO (0 V) ad ALTO (24 V), che rappresentano una richiesta di cambio dell’ispezione. Come reazione il sensore porta BASSE tutte le uscite.

NOTA: nel caso peggiore l’intervallo di tempo tra l’istante in cui il segnale di Select Input arriva al sensore e l’instante in cui il sensore porta le uscite al valore BASSO (LOW) può variare a seconda dell’ispezione correntemente in esecuzione. Dopo aver ricevuto il segnale di Select Input, il sensore terminerà il ciclo dell’ispezione corrente e quindi porterà le uscite al valore BASSO.

Fase 2: Trigger Input ALTO. Tutte le uscite DataVS1 ALTE Il trigger Input viene inizialmente impostato ALTO dal PLC. Il sensore imposta tutte le uscite ALTE, entrando in una fase di attesa della selezione dell’ispezione. Fase 3: Selezione Ispezione. Il sensore conta ogni impulso di Trigger in arrivo in ingresso fino a che Select Input rimane ALTA.

NOTA: un timeout T1 terminerà l’esecuzione della fase 3 se il segnale Select Input non dovesse diventare BASSO entro 4 secondi. Se T1 si verifica, la selezione dell’ispezione verrà ignorata e il sensore riprenderà l’esecuzione dell’ispezione precedente.

Fase 4: Selezione Ingresso BASSO. Verifica di selezione dell’ispezione Il sensore esegue un controllo di integrità del numero di impulsi di trigger ricevuti in ingresso.


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NOTA: questa fase può durare almeno un tempo pari al valore di MIN_PULSE_DUR in millisecondi. NOTA: se il numero di impulsi di trigger ricevuti in ingresso dovesse essere pari a 0 o maggiore di 20 (numero di slot di memoria disponibili), l’ispezione selezionata verrà ignorata e il sensore riprenderà l’esecuzione dell’ispezione precedente. In questo caso, come feedback (fasi 5, 6, 7), il sensore fornirà il numero dello slot dell’ispezione precedentemente eseguita.

Fase 5 : Tutte le uscite dell’DataVS1 BASSE. Dopo che Select Input viene impostato su BASSO dal PLC (Fase 4), ed è trascorso l’intervallo di tempo MIN_PULSE_DUR, il sensore imposta BASSE tutte le uscite. Questa transizione indica che il sensore ora è pronto per inviare il messaggio ACKNOWLEDGE.

NOTA: finché il segnale Select Input è BASSO, ma le uscite del sensore sono ancora ALTE, il sensore non accetterà né conterà o risponderà a qualsiasi impulso di trigger.

Fase 6: Ingresso di Trigger ALTO. DataVS1 LSB AKNOWLEDGE BITS. Il primo impulso di trigger dopo la fase 5 attiva il riconoscimento dell’ispezione selezionata. Il sensore SVS2 imposta le sue uscite in modo da rappresentare i LSB (Bit meno significativi) del codice binario del numero corrispondente all’ispezione selezionata, dove, l’uscita 1 rappresenta il LSB dei primi 3 bit, e l’uscita 3 rappresenta il MSB (bit più significativo) dei primi tre bit. Esempio:

o Il numero dell’ ispezione, codificato in binario è rappresentato da 6 bit: b1 b2 b3 b4 b5 b6. Nella Fase 6 vengono inviati solo i LSB: b4, b5, b6.

o Riconoscimento dei bit, Fase 6: output1=b6, output2=b5, output3=b4.

NOTA: un timeout T2 terminerà l’esecuzione della fase 6 se nessun segnale di trigger verrà ricevuto in ingresso dopo la Fase 5 entro 4 secondi. Se T2 si verifica la selezione dell’ispezione verrà ignorata e il sensore riprenderà l’esecuzione dell’ispezione precedente.

Fase 7: Ingresso Trigger ALTO. Riconoscimento DataVS1 dei MSB. Il secondo impulso di trigger in ingresso dopo la fase 5 attiva il riconoscimento dell’ispezione selezionata. Il sensore configura le proprie uscite in modo da rappresentare i MSB (bit più significativi) del codice binario relativo al numero dell’ispezione selezionata, dove l’output 1 rappresenta il LSB dei primi 3 bit e l’output 3 rappresenta il MSB dei primi 3 bit. Esempio: o Il numero dell’ispezione, in codice binario, è rappresentato da 6 bit: b1 b2 b3 b4 b5 b6. Nella fase 7 vengono spediti solo i MSB: b1, b2, b3. o Bit riconosciuti fase 6: output1=b3, output2=b2, output3=b1.

NOTA: un timeout T2 terminerà l’esecuzione della fase 7 se nessun segnale di trigger verrà ricevuto in ingresso dopo la Fase 6 entro 4 secondi. Se T2 si verifica la selezione dell’ispezione verrà ignorata e il sensore riprenderà l’esecuzione dell’ispezione precedente.

Fase 8: Ingressi Trigger ALTI: PLC ACKNOLEDGE. TUTTE LE USCITE DataVS1 ALTE Il terzo impulso di trigger in ingresso dopo la fase 5 rappresenta il riconoscimento del PLC e il termine (END) del protocollo. Dopo l’intervallo di tempo MIN_PULSE_DUR dall’istante in cui il sensore ha ricevuto il terzo impulso di trigger in ingresso, tutte le uscite del sensore vengono portate ALTE, indicando la fine del processo. Il sensore terrà le uscite ALTE fino a che non sia terminato il caricamento dell’ispezione; una volta che l’ispezione è stata caricata con successo, tutte le uscite dei sensori vengono portate BASSE.

NOTA: un timeout T2 terminerà l’esecuzione della fase 8 se nessun segnale di Trigger verrà ricevuto in ingresso dopo la Fase 7 entro 4 secondi. Se T2 si verifica la selezione dell’ispezione verrà ignorata e il sensore riprenderà l’esecuzione dell’ispezione precedente. NOTA: Il tempo necessario per caricare l’Ispezione può variare a seconda del controllo incluso nell’ispezione.


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Selezione del Protocollo

Per abilitare il protocollo expert selezionare SELECT + Trigger - Binary feedback. Usare il controllo Minimum pulse duration per modificare la durata minima dell’impulso (MIN_PULSE_DUR) utilizzato per cambiare l’ispezione corrente mediante gli ingressi digitali. Quando si è convinti che la propria configurazione è completa, premere il pulsante TEACH.

6.6.3. Teach In digitale

La Funzione Teach In digitale consiste nell’inviare al sensore un impulso digitale sul PIN1. L’impulso digitale deve avere una durata minima specificata mediante l’apposito controllo Minimum pulse duration disponibile nel menu Input Config: ogni impulso che presenta una durata maggiore della minima prevista viene accettato dal sensore. Dopo aver ricevuto la richiesta di Teach In sul PIN1, il sensore catturerà una nuova Immagine di riferimento ed eseguirà una nuova Fase di Teach nell’Ispezione in corso. Nota: il sensore non invierà alcun acknowledge alla richiesta del Teach In digitale. Per abilitare il Teach digitale selezionare una delle seguenti opzioni dal menu Input Config: To enable digital Teach In function through just select one of the following options from Input Pin setup menu:

Tach: solola funzione Teach In digitale sarà abilitata su sensore; tutti i protocolli di selezione ispezione mediante ingressi digitali risulteranno disabilitati.

Advanced Inspection Selection Ptotocol + Teach: questa opzione consentirà di impostare la Teach In digitale in base al protocollo Cambio dell’Ispezione in Esecuzione Expert: in questo modo il Teach In digitale richiesto corrisponde ad una richiesta di Selezione Ispezione dove il numero dello Slot dell’Ispezione selezionata è quella in esecuzione in quel momento.

6.7. Password

Dal menù password è possibile andare a impostare una parola chiave di protezione del sistema. In questo modo, si può rendere il sensore immune da modifiche accidentali o non autorizzate. Di default la password è disabilitata. Per impostare una nuova password selezionare con i tasti FRECCIA l’opzione Enable e successivamente premere il tasto SET.


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E’ ora possibile andare ad inserire una nuova password costituita da una sequenza di quattro pulsanti del tastierino. Una volta inserita la sequenza, premere SET per confermare. Lo stato della password passa da Disabled a Enabled.

Quando la password è attiva, è possibile compiere una delle due seguenti operazioni:

Modificare la password Per modificare la password correntemente impostata è sufficiente selezionare l’opzione Modify e successivamente premere il tasto SET. Il dispositivo richiede l’inserimento della password attuale. Una volta immessa la vecchia parola chiave sarà possibile inserirne una nuova.

Disattivare la password Per disattivare la protezione, è sufficiente selezionare Disable e premere il tasto SET. Verrà richiesto dal dispositivo di inserire la password correntemente settata. Digitare la combinazioni di tasti e premere SET. Lo stato della password passa da Enabled a Disabled.


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NOTA: quando lo stato della password è impostato su Enabled, ogni volta che l’utilizzatore tenta di uscire dalla modalità monitor, viene visualizzato un messaggio che richiede l’inserimento della password. Solo dopo aver introdotto la parola chiave corretta, l’utente è abilitato a muoversi tra i vari parametri di configurazione per poter così apportare modifiche. Dopo circa 5 minuti di inutilizzo, il sistema si riporta nella modalità monitor tornando ad abilitare la password di protezione. In caso di smarrimento della password inserire il codice di sblocco STATUS - STATUS - STATUS - STATUS - TEACH - TEACH - TEACH - STATUS - STATUS - TEACH. Tale sequenza provvederà a sbloccare il sensore disabilitando la password.


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7. CONTROLLI

7.1. Premessa

Costituiscono un elemento essenziale nella fase di ispezione: vengono utilizzati per svolgere controlli e misurazioni sulle immagini acquisite. Il loro inserimento costituisce un passo operativo dell'ispezione stessa.

I controlli sono i tools utilizzati per stabilire le specifiche di ispezione

Il processo di ispezione, nella sua forma più semplice, può essere schematizzato in questo modo: è costituito quindi dall'acquisizione e da un'unica misurazione/controllo, che restituirà un risultato. Il sistema di riferimento dei controlli è di tipo assoluto: l'origine è localizzata nell'angolo in alto a sinistra dell'area di lavoro.

Di seguito verrà analizzato ogni singolo tool di ispezione mettendone in evidenza: descrizione: funzionamento del controllo selezione: indicazione del menu da cui viene selezionato posizionamento: modalità di posizionamento e dimensionamento del ROI parametri: descrizione dei parametri di configurazione risultato: descrizione del risultato ottenuto esempio: si riporta un esempio completo, dalla selezione, alla configurazione, al settaggio

delle uscite NOTA: spesso un’applicazione può essere risolta secondo più logiche e quindi tramite l’utilizzo di controlli differenti. Tipicamente però, esiste un tool di ispezione più performante rispetto a tutti gli altri. Si consiglia dunque di operare accuratamente la scelta del controllo da utilizzare eventualmente effettuando anche più prove sulla stessa applicazione.

Immagine acquisita

Controllo -


ISPEZIONE


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7.2. Brightness

Descrizione

Il termine brightness indica l'attributo "luminosità" di un'immagine.

Una volta fissata la ROI, il controllo provvede a calcolare il valore medio di luminosità dei pixel al suo interno.

Selezione

Posizionamento

Selezionando il controllo premendo il tasto SET sull’icona corrispondente verrà creato la ROI di forma rettangolare al centro del campo inquadrato.

Per modificare la posizione della ROI, occorre posizionarsi sull’icona Move ROI e premere il tasto SET. A questo punto è possibile andare a muovere la ROI liberamente utilizzando i tasti FRECCIA. Una volta ottenuto il posizionamento desiderato, premere il tasto TEACH per ritornare al menù di Setup. Se invece si vuole andare a modificare le dimensioni della ROI, scegliere dal menù di Setup l’opzione Resize ROI (sempre utilizzando il tasto SET). A questo punto è possibile andare a ridurre o ingradire la ROI utilizzando le FRECCE sul tastierino.

Parametri

Expected Indica il valore di luminosità atteso, ovvero la soglia in base alla quale viene valutato il risultato dell’ispezione.


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Risultato

Se il valore medio di luminosità all’interno della ROI è superiore alla soglia impostata, il risultato sarà positivo (colore verde dell'indicatore e del bordo del ROI), se inferiore, il risultato sarà negativo (colore rosso dell'indicatore e del bordo della ROI)

Esempio

Vogliamo aggiungere all'ispezione corrente il controllo "Luminosità" per verificare l’effettiva presenza della banda magnetica su una tessera.

Selezioniamo “Brightness" dal menù controlli e premiamo il tasto SET. Come prima cosa andiamo a dimensionare e posizionare la ROI lungo la banda magnetica: per farlo utilizziamo le modalità viste precedentemente.

Decidiamo poi di invertire la scala di grigio. In questo modo la banda magnetica apparirà bianca mentre il resto della tessera nero. Per fare ciò andiamo nel pannello di settaggio dei parametri della camera e attiviamo l’opzione Negative.


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Successivamente ci spostiamo in modalità Adjust premendo il tasto STATUS. Aumentiamo un po’ la soglia di accettazione utilizzando il tasto FRECCIA SU.

Premendo il pulsante STATUS ci spostiamo in modalità monitor per controllare il corretto funzionamento del tool inserito. Poiché il risultato è soddisfacente, premiamo di nuovo STATUS e passiamo a definire il comportamento delle uscite.

Associamo all’uscita 1 il comportamento Part Pass e all’uscita 2 il comportamento Toggle (lasciando disabilitata l’uscita 3). Premiamo TEACH per salvare le modifiche. Ora procediamo con il salvataggio del banco su sensore. Ci spostiamo nel menù Bankset e salviamo l’ispezione all’interno dell’area di memoria 1.

Infine ritorniamo nella modalità monitor premendo il tasto ESC.


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7.3. Contrast

Descrizione

Il termine contrasto indica il rapporto fra la luminosità del pixel più chiaro e quella del pixel più scuro in un'immagine.

Immagini con un contrasto troppo alto tendono ad avere quasi solo aree bianche e nere, mentre immagini con un contrasto troppo basso appaiono grigiastre.

Selezione

Posizionamento



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Parametri

Expected Indica il valore di contrasto atteso, ovvero la soglia in base alla quale viene valutato il risultato dell’ispezione.

Sensitivity Permette di modificare la sensibilità al contrasto del sensore. In sostanza, se il parametro di sensibilità viene incrementato, aumenta il valore di contrasto calcolato.

Risultato

Se il valore di contrasto all’interno della ROI è superiore alla soglia impostata, il risultato sarà positivo (colore verde dell'indicatore e del bordo del ROI), se inferiore, il risultato sarà negativo (colore rosso dell'indicatore e del bordo della ROI)

Esempio

Vogliamo aggiungere all'ispezione corrente il controllo contrasto per verificare l’effettiva presenza del timbro postale sulla busta.

Selezioniamo “Contrast” dal menù controlli e premiamo il tasto SET. Come prima cosa regoliamo i parametri della camera. L’immagine infatti risulta sovraesposta e il timbro risulta essere poco contrastato.


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Ora che l’immagine è soddisfacente, occorre andare a dimensionare e posizionare la ROI opportunamente: per farlo utilizziamo le modalità viste precedentemente.

Successivamente ci spostiamo in modalità Adjust premendo il tasto STATUS. Dal momento che il controllo fallisce anche in presenza del timbro, aumentiamo un po’ la sensitività del controllo per elevare il contrasto tra il timbro e la busta. Per farlo utilizziamo la FRECCIA DESTRA per visualizzare il parametro sensibilità e con il tasto FRECCIA SU lo andiamo a incrementare.

Premendo il pulsante STATUS ci spostiamo in modalità monitor per controllare il corretto funzionamento del tool inserito.

Il sensore si comporta nel modo voluto. Poiché il risultato è soddisfacente, premiamo di nuovo STATUS e passiamo a definire il comportamento delle uscite.


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Associamo all’uscita 1 il comportamento Part Pass e all’uscita 2 il comportamento Part fail e all’uscita 3 Busy/Ready. Premiamo TEACH per salvare le modifiche. Ora procediamo con il salvataggio del banco su sensore. Ci spostiamo nel menù Bankset e salviamo l’ispezione all’interno dell’area di memoria 1.



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7.4. Position

Descrizione

Questo controllo permette di identificare l’edge (edge detection ) di posizione dell’oggetto, che si trova all'interno della ROI tracciato. Facendo riferimento alla derivata prima della funzione di variazione della luminosità dei pixel, si individua il picco massimo positivo (se si sta cercando un edge positivo) o negativo (se si sta cercando un edge negativo). Un punto viene definito di edge se la variazione di intensità luminosa che lo caratterizza è superiore a tale soglia, espressa in funzione del valore del picco trovato;

Selezione

Posizionamento




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Parametri

Min Position Expected Permette di specificare il minimo valore della posizione rilevabile. Max Position Expected Permette di specificare il massimo valore della posizione rilevabile.

Sensitivity Rappresenta la sensibilità, ovvero il grado di precisione nella ricerca dell’edge. Variando la sensibilità cambia il risultato dell'elaborazione; abbassando la sensibilità aumenta la precisione.

Variation type Stabilisce in quale modo, durante la scansione dell'immagine, deve essere identificato il punto di edge. Può assumere i valori: Da bianco a nero: un punto viene considerato di edge quando viene rilevata la prima

variazione da bianco a nero; Da nero a bianco: un punto viene considerato di edge quando viene rilevata la prima

variazione da nero a bianco; Entrambe: un punto viene marcato come punto di edge in corrispondenza di variazioni

bianco-nero e nero-bianco; Automatica: il sistema riconosce automaticamente il punto di edge.

Noise reject

Utilizzata per ridurre il rumore nel processo di identificazione degli edge. Stabilisce la variazione minima di luminosità in corrispondenza di un punto affinché venga considerato di edge

Direction Determina la direzione e il verso di ricerca dell’edge all’interno della ROI. Può assumere quattro valori: Da sinistra a destra (valore di default); Da destra a sinistra; Dall’alto verso il basso; Dal basso verso l’alto.

Risultato

Se il valore della posizione dell’edge rilevato è compreso tra il valore minimo e massimo impostati dall’utente, il controllo dà esito positivo. In caso di edge non trovato o non compreso tra i due estremi, l’esito sarà negativo.

Esempio

Vogliamo aggiungere un controllo di tipo "posizione" all'ispezione corrente, in modo da verificare che il beccuccio in cima alla bottiglia di detergente sia correttamente inserito.

Selezioniamo “Position” dal menù controlli e premiamo il tasto SET.


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Procediamo con il posizionamento e il ridimensionamento della ROI: per farlo utilizziamo le modalità viste precedentemente.

Successivamente ci spostiamo in modalità Adjust premendo il tasto STATUS. Aumentiamo un po’ il valore del limite minimo di posizionamento utilizzando il tasto FRECCIA SU.




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Associamo all’uscita 1 il comportamento Part Pass e all’uscita 2 il comportamento Error. Premiamo TEACH per salvare le modifiche. Ora procediamo con il salvataggio del banco su sensore. Ci spostiamo nel menù Bankset e salviamo l’ispezione all’interno dell’area di memoria 1.


7.5. Width

Descrizione

Questo controllo, anche detto "calibro", permette la misura di distanza tra due punti. Si basa sulla tecnica dell'edge detection () per l'identificazione dei bordi dell'oggetto, bordi tra i quali viene poi calcolata la distanza.

Selezione

Posizionamento



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Parametri

Min Width Expected Specifica la soglia di ampiezza minima per accettare il particolare ispezionato Max Width Expected Identifica la soglia di ampiezza massima per accettare il particolare ispezionato

Sensitivity Facendo riferimento alla derivata prima della funzione di variazione della luminosità dei pixel, si individua il picco massimo positivo (se si sta cercando un edge positivo) o negativo (se si sta cercando un edge negativo). Un punto viene definito di edge se la variazione di intensità luminosa che lo caratterizza è superiore a tale soglia, espressa in funzione del valore del picco trovato

Variation type E’ possibile definire le modalità con le quali vengono identificati gli edge. Può assumere i valori: Da bianco a nero: un punto viene considerato di edge quando viene rilevato una

variazione da bianco a nero; Da nero a bianco: un punto viene considerato di edge quando viene rilevato una

variazione da nero a bianco; Entrambe: un punto viene marcato come punto di edge in corrispondenza di variazioni

bianco-nero e nero-bianco; Automatica: il sistema riconosce automaticamente i punti di edge.

Noise reject Utilizzata per ridurre il rumore nel processo di identificazione degli edge. La soglia risulta in funzione del valore della derivata prima: stabilisce la variazione minima di luminosità in corrispondenza di un punto affinché venga considerato di edge

Direction Determina la direzione di ricerca degli edge all’interno della ROI. Può assumere due valori: Orizzontale (valore di default) Verticale

Measure type Definisce la direzione in cui vengono ricercati gli edge per il calcolo della distanza. Sono selezionabili: Interno: la ricerca ha inizio dal centro verso l'esterno Esterno: la ricerca ha inizio dall'esterno verso l'interno


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Risultato

Se il valore dell’ampiezza calcolata è compresa tra il valore minimo e massimo impostati dall’utente, il controllo dà esito positivo. In caso di edge non trovati o con distanza reciproca non compresa tra i due estremi definiti, l’esito sarà negativo.

Esempio

Vogliamo aggiungere un controllo di tipo "ampiezza" all'ispezione corrente, in modo da verificare che la scatola sia chiusa in modo corretto.

Selezioniamo “Width” dal menù controlli e premiamo il tasto SET. La ROI deve poi essere dimensionata e posizionata a seconda delle esigenze: per farlo utilizziamo le modalità viste precedentemente.

Successivamente ci spostiamo in modalità Adjust premendo il tasto STATUS. Riduciamo un po’ il valore del limite massimo di ampiezza utilizzando il tasto FRECCIA GIU’. In questo modo, abbiamo reso i vincoli di accettazione più stringenti. Vogliamo infatti essere sicuri che il pezzo sottoposto a ispezione non differisca in ampiezza rispetto allo standard fissato.

Premendo il pulsante STATUS ci spostiamo in modalità monitor per controllare il corretto funzionamento del tool inserito


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Associamo all’uscita 1 il comportamento Part Pass e all’uscita 2 il comportamento Busy/Ready. Premiamo TEACH per salvare le modifiche.

Ora procediamo con il salvataggio del banco su sensore. Ci spostiamo nel menù Bankset e salviamo l’ispezione all’interno dell’area di memoria 1.



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7.6. Edge Count

Descrizione

Questo controllo permette di identificare tutti gli edge (edge detection ) che si trovano all'interno del ROI tracciato. Facendo riferimento alla derivata prima della funzione di variazione della luminosità dei pixel, si individua il picco massimo positivo (se si sta cercando un edge positivo) o negativo (se si sta cercando un edge negativo). Un punto viene definito di edge se la variazione di intensità luminosa che lo caratterizza è superiore a tale soglia, espressa in funzione del valore del picco trovato;

Selezione

Posizionamento




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Parametri

Min edges expected Permette di specificare il numero minimo di edge rilevabili. Max edges expected Permette di specificare il numero massimo di edge rilevabili.

Sensitivity Rappresenta la sensibilità, ovvero il grado di precisione nella ricerca degli edge. Variando la sensibilità cambia il risultato dell'elaborazione; abbassando la sensibilità aumenta la precisione e quindi il numero di edge rilevati.

Variation type Stabilisce in quale modo, durante la scansione dell'immagine, deve essere identificato un punto di edge. Può assumere i valori : Da bianco a nero: un punto viene considerato di edge quando viene rilevata una

variazione da bianco a nero Da nero a bianco: un punto viene considerato di edge quando viene rilevata una

variazione da nero a bianco Entrambe: un punto viene marcato come punto di edge in corrispondenza di variazioni

bianco-nero e nero-bianco Automatica: il sistema riconosce automaticamente i punti di edge

Noise reject

Utilizzata per ridurre il rumore nel processo di identificazione degli edge. La soglia risulta in funzione del valore della derivata prima: stabilisce la variazione minima di luminosità in corrispondenza di un punto affinché venga considerato di edge;

Direction Determina la direzione e il verso di ricerca degli edge all’interno della ROI. Può assumere quattro valori: Da sinistra a destra (valore di default) Da destra a sinistra Dall’alto verso il basso Dal basso verso l’alto

Risultato

Se il numero degli edge individuati è compreso tra il valore minimo e massimo impostati dall’utente, il controllo dà esito positivo. In caso contrario l’esito sarà negativo.

Esempio

Vogliamo aggiungere un controllo di tipo "conteggio" all'ispezione corrente, in modo da verificare che siano presenti tutte e tre le fialette di medicinale.

Selezioniamo “Edge Count” dal menù controlli e premiamo il tasto SET.


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Occorre ora dimensionare e posizionare opportunamente la ROI: per farlo utilizziamo le modalità viste precedentemente.

Successivamente ci spostiamo in modalità Adjust premendo il tasto STATUS. Aumentiamo un po’ il valore del limite minimo di edge portandolo a 3 utilizzando il tasto FRECCIA SU.

Con la FRECCIA DESTRA passiamo a settare il parametro di tipologia di variazione da rilevare. Tramite la FRECCIA SU impostiamo il valore Black to White.


Il sensore si comporta correttamente. Poiché il risultato è soddisfacente, premiamo di nuovo STATUS e passiamo a definire il comportamento delle uscite.


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Associamo all’uscita 1 il comportamento Part Pass e all’uscita 2 il comportamento Part Fail. Premiamo TEACH per salvare le modifiche. Ora procediamo con il salvataggio del banco su sensore. Ci spostiamo nel menù Bankset e salviamo l’ispezione all’interno dell’area di memoria 1.


7.7. Pattern Match

Descrizione

Il termine pattern match indica un processo cui si cerca il corrispettivo dell'immagine campione nell'immagine target utilizzandone la matrice di intensità luminosa. (Pattern Match )

Una volta fissato il ROI, il controllo provvede a calcolare i punti di edge (features) presso cui si evidenziano differenze significative di luminosità dei pixel. NOTA: l’immagine utilizzata dall’algoritmo per effettuare il confronto su cui si basa l’ispezione può essere definita dall’utilizzatore nella fase di Setup tramite la pressione del tasto TEACH. Se l’utente passa alla fase di Adjust senza aver fissato alcuna immagine come riferimento, l’algoritmo di ispezione utilizzerà il primo frame catturato dopo la scelta del tool. Se non si è soddisfatti della scelta corrente, si può andare facilmente ad impostare un nuovo riferimento ritornando nella fase di Setup tramite la pressione del tasto ESC.


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Selezione

Posizionamento

Il posizionamento e il ridimensionamento della ROI per il controllo Pattern Match differisce da quanto visto per gli altri tool di ispezione. In fase di setup, infatti, occorre definire sia il campione che si intende ricercare all’interno dell’immagine, sia la porzione di area su cui deve essere effettuata la ricerca. Selezionando il controllo premendo il tasto SET sull’icona corrispondente verranno create due ROI di forma rettangolare: una, al centro del campo inquadrato, che rappresenta il campione da ricercare, l’altra, grande come tutta l’immagine, che costituisce l’area di ricerca del pattern.

Per passare dalla modifica di un’area all’altra è sufficiente premere il tasto SET. Il bordo dell’area correntemente selezionata lampeggia e l'etichetta della ROI viene evidenziata in rosso. Per modificare la dimensione delle due ROI, occorre posizionarsi sull’icona Size ROI e premere il tasto SET. A questo punto è possibile andare a ridimensionare le ROI liberamente utilizzando i tasti FRECCIA. Sul lato destro del monitor vengono riportate le dimensioni, espresse in pixel, delle due aree. Per passare dalla modifica di un’area all’altra è sufficiente premere il tasto SET. Il bordo dell’area correntemente selezionata lampeggia. Una volta ottenuto il dimensionamento desiderato, premere il tasto TEACH per ritornare al menù di Setup. Se invece si vuole andare a modificare le posizioni delle ROI, scegliere dal menù di Setup l’opzione Move ROI (sempre utilizzando il tasto SET). A questo punto è possibile andare a spostare le ROI utilizzando le FRECCE sul tastierino. Ancora una volta, per cambiare la ROI correntemente selezionata è sufficiente premere il tasto SET. Infine, per memorizzare le modifiche, premere TEACH.


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Parametri

Expected Soglia in base alla quale viene valutato il risultato. Indica di quanto l’area rilevata nella ROI di ricerca deve somigliare all’immagine campione per essere considerata valida (100% somiglianza perfetta, 0% … ).

Sensitivity Identifica l’accuratezza con la quale viene ricercato il pattern all’interno dell’immagine catturata. Maggiore è la qualità desiderata, maggiore risulta il tempo necessario per completare l’elaborazione. Viceversa, maggiore è la velocità di esecuzione desiderata, minore risulterà la qualità del match.

Risultato

Se il pattern individuato ha uno score non inferiore a quello impostato dall’utente tramite il parametro Expected, il controllo dà esito positivo. In caso contrario l’esito sarà negativo.

Esempio

Vogliamo aggiungere un controllo di tipo "pattern match" all'ispezione corrente, in modo da verificare che sulla scatola sia presente il logo.

Selezioniamo “Pattern Match” dal menù controlli e premiamo il tasto SET.

Si posizionerà una ROI di default di forma rettangolare al centro dell’immagine La ROI deve poi essere dimensionata e posizionata a seconda delle esigenze: per farlo utilizziamo le modalità viste precedentemente.


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Successivamente ci spostiamo in modalità Adjust premendo il tasto STATUS. Aumentiamo un po’ il valore atteso utilizzando il tasto FRECCIA SU in quanto vogliamo avere delle repliche fedeli del logo originale.


Il sensore si comporta correttamente. Poiché il risultato è soddisfacente, premiamo di nuovo STATUS e passiamo a definire il comportamento delle uscite. Associamo all’uscita 1 il comportamento Part OK e all’uscita 2 il comportamento Part Fail. Premiamo TEACH per salvare le modifiche.



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7.8. OCV

Descrizione

L'operatore di OCV (Optical Character Verification) è in grado di verificare se il testo contenuto in una immagine è uguale a quello dell'immagine di riferimento. Il controllo non è in grado di interpretare il testo letto né tanto meno di restituirlo in uscita. Semplicemente viene verificato che la stringa rilevata sia identica a quella impostata come riferimento.

NOTA: l’immagine utilizzata dall’algoritmo per effettuare il confronto su cui si basa l’ispezione può essere definita dall’utilizzatore nella fase di Setup tramite la pressione del tasto TEACH. Se l’utente passa alla fase di Adjust senza aver fissato alcuna immagine come riferimento, l’algoritmo di ispezione utilizzerà il primo frame catturato dopo la scelta del tool. Se non si è soddisfatti della scelta corrente, si può andare facilmente ad impostare un nuovo riferimento ritornando nella fase di Setup tramite la pressione del tasto ESC.

Selezione

Posizionamento



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Parametri

Expected Soglia in base alla quale viene valutato il risultato. Indica di quanto la stringa rilevata nella ROI di ricerca deve somigliare alla stringa campione per essere considerata valida (100% somiglianza perfetta, 0% … ). Pinning Consente di specificare il grado di puntinatura dei caratteri da verificare. Questo parametro riveste grande importanza in quanto, se opportunamente settato, consente di rilevare caratteri anche fortemente puntinati

Img Contrast Identifica il contrasto tra la scritta da rilevare e lo sfondo. Ha effetti sulla soglia di binarizzazione () dell’immagine. Non produce effetti sul risultato se è stata attivata la binarizzazione manuale.

Font size Consente all’utente di specificare la dimensione di carattere minima da rilevare. Consente pertanto di escludere dalla rilevazione caratteri troppo piccoli che non interessano.

Threshold type Specifica la modalità secondo la quale viene calcolata la soglia di binarizzazione (). Può essere impostata su automatica o manuale.

Manual threshold Permette di specificare il livello di grigio da utilizzare per binarizzare l’immagine (). Può assumere valori da 0 a 255. Non influisce sul funzionamento dell’algoritmo se è stata attivata la binarizzazione automatica.

Light type Definisce l’uniformità dell’illuminazione all’interno del campo inquadrato. Influisce sul calcolo della soglia di binarizzazione () solo se questa è stata impostata in modalità automatica.

Risultato

Se la stringa letta dal sensore è identica a quella impostata come riferimento, il controllo dà esito positivo. In caso contrario il risultato sarà negativo.


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Esempio

Vogliamo aggiungere un controllo di tipo "OCV" all'ispezione corrente, in modo da verificare che sulla scatola l’indirizzo Web sia stampato correttamente.

Selezioniamo “OCV” dal menù controlli e premiamo il tasto SET.





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Il sensore si comporta correttamente. Poiché il risultato è soddisfacente, premiamo di nuovo STATUS e passiamo a definire il comportamento delle uscite. Associamo all’uscita 1 il comportamento Part Pass e all’uscita 2 il comportamento Part Fail. Premiamo TEACH per salvare le modifiche.




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7.9. Pattern Count

Descrizione

Il termine pattern match indica un processo cui si cerca il corrispettivo dell'immagine campione nell'immagine target utilizzandone la matrice di intensità luminosa. (Pattern Match )

Una volta fissato il ROI, il controllo ricerca l’oggetto target in una ben specificata area dell’immagine e ne determina la posizione e il numero di oggetti corrispondenti trovati. In questo modo è possibile rilevare le transizioni orizzontali e gli spostamenti verticali dell’oggetto nell’area di Ispezione. NOTA: l’immagine utilizzata dall’algoritmo per effettuare il confronto su cui si basa l’ispezione può essere definita dall’utilizzatore nella fase di Setup tramite la pressione del tasto TEACH. Se l’utente passa alla fase di Adjust senza aver fissato alcuna immagine come riferimento, l’algoritmo di ispezione utilizzerà il primo frame catturato dopo la scelta del tool. Se non si è soddisfatti della scelta corrente, si può andare facilmente ad impostare un nuovo riferimento ritornando nella fase di Setup tramite la pressione del tasto ESC.

Selezione

Posizionamento

Il posizionamento e il ridimensionamento della ROI per il controllo Pattern Count differisce da quanto visto per gli altri tool di ispezione. In fase di setup, infatti, occorre definire sia il campione che si intende ricercare all’interno dell’immagine, sia la porzione di area su cui deve essere effettuata la ricerca. Selezionando il controllo premendo il tasto SET sull’icona corrispondente verranno create due ROI di forma rettangolare: una, al centro del campo inquadrato, che rappresenta il campione da ricercare, l’altra, grande come tutta l’immagine, che costituisce l’area di ricerca del pattern.


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Per passare dalla modifica di un’area all’altra è sufficiente premere il tasto SET. Il bordo dell’area correntemente selezionata lampeggia e l'etichetta della ROI viene evidenziata in rosso. Per modificare la dimensione delle due ROI, occorre posizionarsi sull’icona Size ROI e premere il tasto SET. A questo punto è possibile andare a ridimensionare le ROI liberamente utilizzando i tasti FRECCIA. Sul lato destro del monitor vengono riportate le dimensioni, espresse in pixel, delle due aree. Per passare dalla modifica di un’area all’altra è sufficiente premere il tasto SET. Il bordo dell’area correntemente selezionata lampeggia. Una volta ottenuto il dimensionamento desiderato, premere il tasto TEACH per ritornare al menù di Setup. Se invece si vuole andare a modificare le posizioni delle ROI, scegliere dal menù di Setup l’opzione Move ROI (sempre utilizzando il tasto SET). A questo punto è possibile andare a spostare le ROI utilizzando le FRECCE sul tastierino. Ancora una volta, per cambiare la ROI correntemente selezionata è sufficiente premere il tasto SET. Infine, per memorizzare le modifiche, premere TEACH.

Parametri

Expected Soglia in base alla quale viene valutato il risultato. Indica di quanto l’area rilevata nella ROI di ricerca deve somigliare all’immagine campione per essere considerata valida (100% somiglianza perfetta, 0% … ). Min Count Permette di specificare il numero minimo di pattern rilevabili. Max Count Permette di specificare il numero massimo di pattern rilevabili.

Sensitivity Identifica l’accuratezza con la quale viene ricercato il pattern all’interno dell’immagine catturata. Maggiore è la qualità desiderata, maggiore risulta il tempo necessario per completare l’elaborazione. Viceversa, maggiore è la velocità di esecuzione desiderata, minore risulterà la qualità del match.

Risultato

Se il numero dei pattern individuati è compreso tra il valore minimo e massimo impostati dall’utente, il controllo dà esito positivo. In caso contrario l’esito sarà negativo.

Esempio

Vogliamo aggiungere un controllo di tipo "pattern count" all'ispezione corrente, in modo da verificare che sulla scatola sia presente il logo.


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Selezioniamo “Pattern Count” dal menù controlli e premiamo il tasto SET.





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Il sensore si comporta correttamente. Poiché il risultato è soddisfacente, premiamo di nuovo STATUS e passiamo a definire il comportamento delle uscite. Associamo all’uscita 1 il comportamento Part OK e all’uscita 2 il comportamento Part Fail. Premiamo TEACH per salvare le modifiche.




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8. PULSANTE DI TEACH

Il pulsante di Teach presente nella parte superiore del corpo del sensore consente di riavviare il dispositivo in modalità Recovery. Tale funzionalità è richiesta per poter procedere all’aggiornamento del firmware memorizzato a bordo del sensore. Per attivare la procedura di recovery occorre accendere il dispositivo tenendo premuto il pulsante Teach fino a quando i led corrispondenti alle uscite (i due centrali) non cominciano a lampeggiare; tale segnale indica che il sensore sta eseguendo il software di ripristino. Attraverso l’applicativo fornito all’interno del kit di aggiornamento, è possibile poi connettere il sensore al PC ed attivare la procedura di update. Per tutti i dettagli relativi si rimanda al manuale fornito insieme al kit stesso.


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9. VERIFICHE E MANUTENZIONE PERIODICA Effettuare una corretta manutenzione del sistema consiste nel rimuovere polvere o corpi estranei dal sensore. Rimuovere la polvere accumulata sul corpo del sensore utilizzando un panno morbido, eventualmente inumidito con una soluzione detergente neutra. Per la pulizia delle lenti da polvere e impronte digitali si consiglia l'utilizzo di una bomboletta di aria compressa anti-statica. E' consentito l'utilizzo di un panno e di un detergente per lenti per rimuovere eventuali residui. In nessun caso devono essere utilizzati: detergenti a base alcolica o solventi panni di lana o di tessuto sintetico

Fare riferimento al sito internet di Datalogic Automation (www.automation.datalogic.com) per verificare il rilascio di nuovi aggiornamenti del software di configurazione. Per verificare versione e data del software installato nel proprio sistema, fare riferimento al menu System Version.

10. FORMA DI GARANZIA Il prodotto da Voi acquistato è coperto, per difetti di fabbricazione, da una garanzia della durata di 36 mesi dalla data di fabbricazione. Non rientrano nella presente garanzia danni e difetti chiaramente imputabili ad un non corretto utilizzo del sensore o derivanti da cause accidentali, quali urti o cadute. Il sensore è costituito da parti elettroniche molto sofisticate, che non possono essere riparate o sostituite dall'utente finale. Per non invalidare la garanzia si consiglia quindi di non smontare il dispositivo, né di apportare alcuna modifica ai suoi componenti. Datalogic non è responsabile per danni a persone o cose derivanti dall'inosservanza delle disposizioni riportate nel seguente manuale. In caso di problemi, contattare il Servizio Assistenza DATALOGIC AUTOMATION. Servizio Assistenza Tel.: +39 051 6765611 Fax.: +39 051 6759324


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11. DATI TECNICI

DataVS1 Tensione di alimentazione: 24 Vcc ± 10% Tensione di ripple: 1 Vpp max con illuminatore

2 Vpp max senza illuminatore Assorbimento (DataVS1 + VSC): (esclusa corrente di uscita e illuminatore)

210 mA @ 24 Vcc

Assorbimento con illuminatore: (dipende dal tempo di accensione illuminatore)

280 mA @ 24 Vcc

Uscite: 3 uscite PNP (protezione contro il corto circuito)

Connessione con VSC: M12 8 poli A-code Interfaccia per illuminatore esterno:

Segnale di strobe (24 V PNP N.O.)

Corrente di uscita: 100 mA max Tensione di saturazione dell'uscita:

< 2 V

Ottiche: Integrate Risoluzione: 640 × 480 (VGA) Indicatori: 4 LED + 3,5’’ display LCD a colori Settaggio: Configuratore VSC Ritenzione dati: Memoria non volatile FLASH Temperatura di funzionamento: -10 °C … +55 °C Temperatura di immagazzinamento:

-25 °C … +75 °C

Vibrazioni: ampiezza 0.5 mm, frequenza 10 … 55 Hz, per ogni asse (EN60068-2-6)

Resistenza agli urti: 11 ms (30 G) 6 shock per ogni asse (EN60068-2-27)

Materiale contenitore: Lega di alluminio / ABS Protezione meccanica: IP50 Collegamenti: 2 x M12 8 poli A-code Peso: 125 g (DataVS1); 170 g (VSC)

SENSORE IMMAGINI Tecnologia: CMOS Tensione alimentazione: 3.3 V Formato: ⅓-inch Matrice pixel: 752 x 480 Dimensioni pixel: 6.0 µm x 6,0 µm Frame rate massima: 60 fps SNR: 55 dB Responsivity: 4.8 V / lux-sec


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12. DIMENSIONI D’INGOMBRO


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13. ACCESSORI ST-5066

Staffa ad U per regolazione angolare

ST-5068 Staffa ad L per fissaggio a 90°

KIT DI MONTAGGIO

Base

Pin

Arm


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MODELLO DESCRIZIONE N° ORDINE

CS-A1-06-B-03 Conn. M12 a 8 poli con cavo non schermato 3 m 95ACC2230



DataVS1-VSC Configuratore VSC 959941040

SVS-CV-VSC-02 Cavo di connessione SVS-VSC 2 m 95A901360

SVS-CV-VSC-04 Cavo di connessione SVS-VSC 4 m 95A901370 DataVS1 UPDATING KIT Kit di aggiornamento DataVS1 95A901540

SVS-ST-5068 Staffa ad L per fissaggio a 90° 95A901320

SVS-ST-5066 Staffa ad U per regolazione angolare 95A901330

SVS-MK-01 Kit di montaggio 95A901380


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14. TUTORIAL

14.1. Immagine digitale

Il procedimento di digitalizzazione permette di trattare con un elaboratore le immagini reali acquisite tramite una telecamera. Questo avviene in due fasi: campionamento: l'immagine reale viene scomposta in una matrice di punti, detti picture

elements (o più comunemente "pixel"); quantizzazione: ad ogni pixel viene associata un'informazione numerica.

Tale informazione può essere costituita dall'intensità luminosa del punto, nel caso di immagini a scala di grigio (0 = nero, 255 = bianco); da tre valori Rosso-Blu-Verde (codifica RGB), nel caso di immagini a colori. Come risultato si avrà la rappresentazione dell'immagine reale in un formato matematico (la matrice di pixel, appunto) elaborabile tramite un personal computer.

campionamento

quantizzazione

Immagine reale (a scala di grigi)

Particolare della

campionatura

Matrice di pixel con informazione sulla luminosità

La risoluzione massima del sensore DataVS1 è 640 × 480 pixel, ciò significa che le immagini acquisite saranno trattate dal personal computer come matrici di 640×480 elementi (307200 valori). Ogni elemento è identificato mediante la posizione che assume all'interno della matrice, quindi specificando posizione di colonna e di riga, considerando come origine il primo elemento in alto a sinistra (nella matrice precedente, è il pixel con un indice di luminosità pari a 20).

asse delle coordinate X Pixel

origine (0,0)

asse

del

le c

oord

inat

e Y

0 1 2 3 4 … 0 1 2 3 4 5 6 …

Pixel di posizione

(2,3)


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14.2. Machine vision

E' una specializzazione della Computer Vision (o "visione artificiale"). Mentre il concetto di computer vision è un concetto generico (può essere visto come l'insieme di tutti quei processi che mirano ad estrarre informazioni dalle immagini), la scopo della machine vision è ben preciso: controllare il lavoro di attrezzature e macchinari in ambito industriale (come ad esempio linee di produzione o movimentazione merci). A tale scopo, le apparecchiature che svolgono questo compito sono dotate, non solo di una capacità di elaborazione autonoma e di ingressi e uscite digitali, ma anche di altre periferiche ad hoc quali fotocellule e/o una rete di comunicazione per l'interazione con altri dispositivi simili. Nel caso del sistema DataVS1, la "vista" del sensore ha come scopo l'ispezione di prodotti al fine di: rilevarne parti mancanti o incomplete effettuare controlli di qualità effettuarne misurazioni.

14.3. Considerazioni generali sull’illuminazione

Le condizioni di illuminazione sono un aspetto critico per le applicazioni di visione, pertanto devono essere impostate correttamente e mantenute stabili durante il processo. In questa sezione saranno brevemente descritte alcune condizioni generali sull’illuminazione, facilmente riscontrabili nell’ambito di applicazioni di machine vision. Mantenere l’illuminazione costante nella scena L’intensità luminosa deve essere mantenuta costante il più possibile, evitando variazioni

luminose causate dalla sorgenti di illuminazione esterne (luce ambientale, luce solare). Il disturbo introdotto da una sorgente di illuminazione esterna potrebbe causare il fallimento dell’ispezione. La luce prodotta dall’illuminatore interno potrebbe non essere sufficiente al fine di eliminare l’effetto dei disturbi luminosi, in tal caso è necessario utilizzare un illuminatore esterno più luminoso oppure schermare opportunamente l’area di ispezione.

Mantenere l’illuminazione consistente nella scena Assicurarsi che la scena riceva un’illuminazione uniforme, in modo da evitare zone d’ombra e

zone eccessivamente illuminate. Verificare inoltre che gli oggetti siano sufficientemente illuminati e contrastati rispetto allo sfondo. A tal proposito, si raccomanda di utilizzare un illuminatore esterno qualora la distanza sensore-oggetto da rilevare fosse superiore ai 300 mm in quanto a distanze elevate l’illuminatore montato a bordo potrebbe risultare insufficiente.

Posizionare le luci nella posizione corretta

Posizionare le luci alla giusta distanza rispetto agli oggetti e al sensore. Verificare inoltre che la sorgente luminosa abbia la corretta intensità in modo da evitare la saturazione di alcune aree della scena.

Illuminazione nel caso di superfici riflettenti

Prove sperimentali hanno dimostrato l’inefficacia dell’illuminatore interno di SVS nel caso in cui gli oggetti abbiano delle superfici riflettenti. Una superficie riflettente può causare la saturazione di alcune aree della scena. In questi casi si raccomanda l’utilizzo di una sorgente di illuminazione esterna.


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14.4. Opzioni di illuminazione

Ring light

Si tratta di una tecnica con possibilità di utilizzo piuttosto generali. L’illuminatore viene montato direttamente sul sensore ed è in grado di illuminare qualsiasi oggetto di fronte ad essa. In particolare fornisce un’illuminazione diffusa su un'area ridotta.

o Vantaggi: fornisce una corretta illuminazione anche per oggetti di dimensioni ridotte.

Riduce le ombre causate da protuberanze sull’oggetto. L’illuminatore essendo montato sul sensore garantisce sempre una luce centrata sull’area dove avviene l’ispezione.

o Svantaggi: per oggetti di dimensioni considerevoli è possibile che si verifichi un calo di intensità luminosa sui bordi che può creare un alone di pixel scuri. Oggetti ad elevata riflettenza possono generare bagliori circolari che vanno ad alterare l’immagine da acquisire. Alcune possibili applicazioni sono la verifica di date e codici su etichette o il controllo della presenza di etichette.

Top light

Tecnica grazie alla quale si genera un’illuminazione concentrata estremamente omogenea. L’illuminatore viene posizionato dietro il sensore e se orientato nella maniera corretta consente di effettuare ispezioni molto precise.

o Vantaggi: il fascio di luce è fuori asse rispetto all’ottica del sensore. Questo permette di mettere in evidenza alcune zone del target piuttosto che altre.

o Svantaggi: risulta complicato illuminare uniformemente tutto l’oggetto, soprattutto in presenza di parti in rilievo che generano ombre non eliminabili.

Back light

Con la tecnica backlight, l’illuminatore viene posizionata dietro l’oggetto da ispezionare, proprio di fronte al sensore. Quando l’oggetto si trova tra l’illuminatore e il sensore impedisce a parte della luce di raggiungere l’obbiettivo, delineando in questa maniera una silhouette dell’oggetto stesso. La silhouette può essere poi analizzata per controlli sulle dimensioni e la forma. L’intensità luminosa generata è bassa.

o Vantaggi: l’immagine acquisita non è affetta dalle caratteristiche superficiale dell’oggetto. Facilita la misura del diametro di oggetti rotondi. Evidenzia efficacemente la presenza/assenza di buchi.

o Svantaggi: il posizionamento dell’illuminatore dietro l’oggetto può essere fisicamente complicato. Non si può analizzare la superficie dell’oggetto. la fonte luminosa deve essere più larga dell’area ispezionata.

Tipicamente la tecnica backlight viene utilizzata per classificare oggetti in base a forma e dimensioni, misurare gli spazi tra i piedini di un chip, ispezionare oggetti alla ricerca di buchi o fessure.


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14.5. Binarizzazione

Processo attraverso cui una qualsiasi immagine viene convertita in un'immagine a due livelli (nella fattispecie, bianco e nero). Tale conversione dipende dalla definizione di un valore, detto "soglia", in base al quale ogni singolo pixel viene marcato come "livello 255" (o "bianco") o "livello 0" (o "nero"). Consideriamo il caso in cui viene ripreso un oggetto scuro su sfondo chiaro. La binarizzazione diventa:

SjiI se

SjiI sejiB

),(255),(0

),(

in altre parole, il pixel di coordinate (i,j) dell'immagine sorgente I viene colorato di nero nell'immagine binarizzata B se il suo valore (di luminosità) è inferiore alla soglia S, viene colorato di bianco se il suo valore è superiore alla soglia. Lo scopo di tale operazione è quello di mettere in risalto solo le caratteristiche principali dell'immagine: come conseguenza, avremo un ridotto carico computazionale per la sua analisi. Il punto cruciale di questo processo è la quantificazione della soglia S. Tracciamo l'istogramma di un'immagine a scala di grigi (che rappresenta il numero di pixel in funzione del valore di luminosità)

num

ero

di p

ixel

valore luminosità: 0 – 255

Immagine a scala di grigi Istogramma dell'immagine

notiamo come i valori di luminosità dei pixel componenti l'immagine si addensino attorno a due valori (istogramma "bimodale"): uno basso, quindi rappresentante punti scuri (l'oggetto) e uno alto, rappresentante punti chiari (lo sfondo). Il valore di soglia più efficace sarà intermedio (128): avremo così un'immagine binarizzata in cui viene messo in evidenza con esattezza l'oggetto. Con una soglia più bassa (90) parte dell'oggetto verrà considerata sfondo; con una soglia più alta (175) parte dello sfondo verrà considerato oggetto.

Immagine binarizzata con S = 128 Immagine binarizzata con S = 90 Immagine binarizzata con S = 175

E' chiaro che per un'immagine in cui oggetto e sfondo sono poco riconoscibili (valori di luminosità simili), l'istogramma risulterà addensato attorno ad uno unico valore e sarà quindi più difficile stabilire il valore della soglia adeguato.


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14.6. Edge / Edge Detection

Con il termine di "edge" indichiamo il contorno dell'oggetto raffigurato in un'immagine. Da un punto di vista operativo viene rilevata la differenza di intensità luminosa tra pixel adiacenti rispetto ad un certo valore detto "soglia". Nel sistema DataVS1, tale variazione viene rilevata lungo una direzione: consideriamo la porzione di immagine che si trova all'interno del rettangolo definito attorno alla freccia tracciata, rettangolo di lunghezza L e altezza H: tale area sarà rappresentabile da una matrice di valori rappresentanti la luminosità dei singoli pixel

85 98 120 128 135 81 88 102 118 129 87 101 119 128 136

somma per colonne e divisione per 3 84 96 114 125 133

L'operazione di somma e divisione ci mette a disposizione un valore che racchiude il contenuto informativo non di un singolo pixel ma di un insieme di pixel, consentendo quindi un'analisi più accurata. A questo punto l'identificazione del contorno può basarsi sul valore di soglia o sul contrasto. Identificazione del contorno mediante soglia Metodo semplice e veloce, implica la definizione di un valore numerico o "soglia". L'edge viene rilevato quando, lungo la direzione della freccia, i valori associati a pixel adiacenti sono l'uno maggiore e l'altro minore di tale soglia o viceversa (dipende se gli edge ricercati sono negativi o positivi). Il punto debole di tale metodologia sta nell'eccessiva dipendenza dall'illuminazione, che deve essere garantita costante per un efficiente identificazione degli edge. Identificazione basata sul contrasto La rilevazione degli edge avviene non direttamente in base al valore di luminosità dei pixel, ma in base alla derivata prima dell'andamento di tale valore. Tale metodologia si basa sulla ricerca di massimi e minimi della funzione:

un massimo identificherà un edge positivo un minimo un edge negativo

Il vantaggio sta nell'indipendenza dalla luminosità: una variazione nell'intensità luminosa si ripercuote nell'immagine modificando sì l'intensità dei punti, ma lasciando praticamente invariate le differenze relative. E' quindi consigliata in quelle situazioni in cui non è possibile garantire illuminazione costante. Tuttavia, la sua applicazione implica un carico computazionale maggiore con conseguente aumento dei tempi di elaborazione.

y

x

L

H


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14.7. Tempistica di ispezione

Il tempo totale di durata di un'ispezione è influenzato da tre fattori: tempo di esposizione () tempo di acquisizione

tempo di elaborazione Tempo di esposizione: fa riferimento al tempo in cui il dispositivo di acquisizione dell'immagine resta esposto alla luce. Maggiore è questo tempo, maggiore è la luce che entra nel dispositivo. I fattori che determinano tale tempo sono: velocità delle parti da ispezionare: maggiore è la velocità, minore deve essere il tempo di

esposizione per evitare di acquisire immagini sfuocate ritmo dell'ispezione: costituisce un vincolo per il tempo di esposizione, che deve essere basso

per garantire un numero alto di oggetti ispezionati luce disponibile: migliori sono le condizioni di illuminazione, minori sono i problemi di

acquisizione legati a bassi valori di esposizione Se la riduzione del tempo di esposizione costituisce una necessità operativa, sono utili alcuni accorgimenti per mantenere inalterata la qualità dell'immagine acquisita: aumentare l'intensità luminosa dell'area di ispezione aumentare il guadagno del CMOS: il guadagno, inteso come rapporto output/input, è da

intendersi nel caso specifico come aumento dell'intensità luminosa, che tuttavia può portare ad un peggioramento della qualità dell'immagine

utilizzare lenti ad apertura variabile: maggiore è la cavità che lascia passare la luce attraverso le lenti, minore sarà la profondità dell'immagine (può risultare difficile mettere a fuoco un oggetto la cui distanza dalle lenti sia variabile)

Tempo di acquisizione: tempo necessario al sensore per catturare l'immagine. Dopo che il CMOS è stato esposto alla luce/immagine per il tempo di esposizione, l'immagine deve essere spostata nella memoria del dispositivo. Questa operazione richiede circa 30 ms per un'immagine completa. Tale tempo può essere sensibilmente ridotto sottoponendo ad acquisizione solo una parte dell'immagine totale. Tempo di elaborazione: tempo necessario all'elaborazione dell'immagine acquisita. Dipende dalle operazioni e dagli strumenti utilizzati per effettuare l'ispezione.

14.8. Pattern match

Il pattern match prevede di riconoscere un oggetto campione ricercando nell'immagine target la matrice di intensità luminosa corrispondente. Dell'oggetto campione si memorizza quindi una "maschera" che viene ricercata all'interno di tutte le immagini target oggetto di ispezione. Durante la ricerca tale maschera viene fatta scorrere sull'immagine, calcolando le differenze di luminosità pixel per pixel. Stabilendo preventivamente una soglia, si considererà riconosciuto l'oggetto quando la somma delle differenze calcolate è inferiore a tale soglia.


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14.9. Esposizione

Il tempo di esposizione misura quanto deve rimanere esposto alla luce il dispositivo di acquisizione delle immagini. La qualità delle immagini dipende proprio da questo parametro, che a sua volta viene quantificato con riferimento a:

Apertura del diaframma; Tempo di posa.

L'apertura del diaframma misura il rapporto tra la lunghezza e la larghezza dell'obiettivo. Un obiettivo più lungo (dove la luce deve compiere un percorso maggiore), presenta un rapporto più alto e sarà perciò meno luminoso. Al contrario, un obiettivo più corto tenderà ad avere un rapporto più piccolo (viene definito un obiettivo "veloce"). Il tempo di posa viene anche detto "tempo di apertura dell'otturatore" e la sua lunghezza è direttamente proporzionale alla quantità di luce che colpisce il sensore: maggiore è questo tempo, maggiore sarà la quantità di luce che lo colpisce e più chiara risulterà l'immagine acquisita. Quindi un obiettivo veloce consente di operare con tempi di posa inferiori. L'esposizione infatti deriva sempre dalla combinazione inversamente proporzionale tra apertura e tempo di posa: raddoppiando l'apertura si possono dimezzare i tempi di posa. Viene così definita l'esposizione corretta, intesa come la giusta quantità di luce per mantenere dettagli visibili sia nelle zone scure che in quelle chiare dell'immagine. Un'esposizione insufficiente produrrà infatti ombre solide, senza dettagli visibili. Un'esposizione eccessiva produrrà superfici chiare, pallide e uniformi.


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15. GLOSSARIO

Algoritmo: insieme di istruzioni che permettono di arrivare alla soluzione di un problema in un numero finito di passi;

Area di ispezione: corrisponde alla scena ripresa dal sensore, o a parte di essa, oggetto dell'elaborazione;

CMOS: dispositivo che provvede all'acquisizione delle immagini. E' costituito da una serie di elementi fotosensibili ( pixel), organizzati a matrice, esposti alla luce attraverso un vetro sulla superficie del chip;

Distanza di lavoro: distanza tra la parte posteriore delle lenti e l'oggetto target;

Distanza focale: distanza tra il punto nodale posteriore della lente (punto dal quale i raggi di luce lasciano la parte posteriore dell'obiettivo) ed il sensore;

FOV: abbreviazione di Field Of View, è il campo visivo inquadrato dal sensore;

Immagine campione: vedere Immagine di riferimento;

Immagine di riferimento: immagine memorizzata che funge da riferimento durante le elaborazioni;

Immagine target: immagine ripresa dal sensore, oggetto dell'elaborazione/ispezione;

Ispezione: processo attraverso cui il sensore esegue controlli e misurazioni sull'immagine target, fornendo in uscita uno risultato;

LED: abbreviazione di Light Emitting Diode o "diodo ad emissione di luce", dispositivo che sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre fotoni a partire dalla ricombinazione di coppie elettrone-lacuna;

Risultato dell'ispezione: - "OK", se l'ispezione è andata a buon fine (tutti i controlli/misurazioni hanno dato esito positivo), - "Fallimento", se l'ispezione non è andata a buon fine oppure se l'ispezione non è stata conclusa a causa dell'impossibilità di eseguire un controllo/misurazione;

ROI: abbreviazione di "Rectangle of Interest" (o "rettangolo di interesse"), ma anche "regione di interesse", è l'area dell'immagine acquisita che viene sottoposta a controllo/misurazione;

Rumore: dati non significativi che alterano la fonte di informazioni che si vuole elaborare;

Scala di grigi: scala di valori associati alla luminosità dei pixel in un'immagine. Per un'immagine a 8 bit, i valori possibili sono 256 (0 – 255, con '0' che indica nero e '255' che indica bianco);

Stato: risultato dell'ispezione riferito al singolo controllo/misurazione (può quindi assumere i valori "OK" o "Fallimento");

Task: letteralmente "compito", "operazione". Indica ogni singola azione che, facente parte di un insieme, porta alla soluzione di un problema.

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