لنزهای تلسنتریک (Telecentric)

در سال‌های اخیر استفاده از تکنولوژی بینایی ماشین در اندازه‌گیری کاربردهای بسیار فراوانی داشته است. دوربین‌ها، سیستم‌های نورپردازی و نرم‌افزارهابسیار بهبودیافته است و تجربه نشان داده است که با بالا رفتن دقت اجزای نورپردازی عملکرد بهتری نسبت به اندازه‌گیری تماسی یا لیزری است.

سازندگان موفق درزمینه بینایی ماشین انتگرالی به‌طور فزاینده‌ای آگاهی دارندکه با بالا رفتن کیفیت لنزها عملکرد برتری را خواهند داشت و لنزهای تلسنتریک(Telecentric) برای هرگونه تصویربرداری و اندازه‌گیری ابعاد لازم است؛ مهندسان نرم‌افزار برای آنکه در اندازه‌گیری قطعات مکانیکی دقت بالایی داشته باشند به تصاویری با کنتراست بالا با کمترین اعوجاج هندسی نیاز دارند. اثر پسپکتیور، باعث تغییرات بزرگنمایی در نقاط مختلف جسم درزمانی به‌صورت دقیق در جای خود قرار ندارد یا جسم در موقعیتی قرار دارد که بسیار حالتسه‌بعدی دارد، که باید با تنظیمات دقیق اثرات آن را حذف نمایید.

علاوه بر مشکلات پردازش تصویر، طراح سیستم‌های بینایی ماشین باید تمامی این مشکلات رایج را نیز در نظر بگیرد. چند مورد از محدودیت‌های مختلفی که لنزهای انتوسنتریک (entocentric) در دقت اندازه‌گیری و تکرارپذیری دارند شامل:

• تغییرات بزرگنمایی به دلیل جابجایی شیء
• اعوجاج تصویر
• خطاهای پرسپکتیو
• وضوح تصویر ضعیف
• تشخیص موقعیت لبه نامطمئن

لنزهای تلسنتریک این مسایل را کاهش یا حتی در برخی از موارد حذف کرده است، و به همین دلیل تبدیل به یک مولفه کلیدی برای تمام کسانی که در حال توسعه برنامه های اندازه گیری دقیق هستند.

به کار گیری دوربین های Basler Scout در سیستم های پاتولوژی

مشتری:
شرکتی آسیایی که در زمینه تکنولوژی پزشکی فعالیت دارد
کاربرد درخواستی:
سیستم دریافت اطلاعات گراف پاتولوژی (PGIS) بر اساس تصاویر استاندارد ذخیره‌شده و ارتباط با سیستم (PACS) است. به‌صورت سنتی، تکنولوژی PACS برای ذخیره‌سازی و بازیابی تصاویر دیجیتالی پزشکی استفاده می‌شود. با پیشرفت تصویربرداری دیجیتال، محاسبات و فناوری شبکه سیستم PACS اکنون شامل تصویربرداری، انتقال و مدیریت امن از تصاویر پزشکی است.
سیستم‌های PGIS در بخش پاتولوژی بیمارستان‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. اجزای تشکیل دهنده هر سیستم شامل یک دوربین و یک میکروسکپ است. تصاویر دریافتی از نمونه‌های آزمایشی برای تجزیه‌وتحلیل پزشکی بافت نمونه‌ها و ذخیره‌سازی شواهد مورداستفاده قرار می‌گیرند. پیرو تصویربرداری انجام‌شده، مورفولوژی سلول‌ها انجام می‌شود و اطلاعات اندازه‌گیری شده بر اساس تصاویر دریافتی است، هرکدام از این اطلاعات مربوط به‌اندازه قطر و سایر پارامترهای مورفولوژیکی است. سپس آمارهای مختلف از قبیل تعداد سلول به‌صورت خودکار تولید و ذخیره می‌شود. کیفیت تجزیه‌وتحلیل مورفولوژی نمونه‌ها قابل‌اعتماد است. با استفاده از این تکنیک تحلیلی دقیق و معتبر جهت تشخیص زودرس سلول‌های سرطانی به‌ویژه برای زنان است. با استفاده از یک دوربین این سیستم مبتنی بر PACS و توابع تحلیلی جامع به پزشکان این اجازه را می‌دهد که با توجه به تحلیل‌ها تشخیص دقیق‌تر و سریع‌تری داشته باشند.

تغییر شناسایی اجزای تشکیل دهنده خون از آنالوگ به دیجیتال

مجری انجام پروژه:

شرکت RTS زیرمجموعه شرکت Entologi یکی از گروه‌های مهندسی انگلیسی است که به‌سرعت رشد کردند. فعالیت اصلی این شرکت تولید و تأمین محصولات خودکار و راه‌حل کاربردی صنعتی و علمی است، ازجمله فعالیت‌ها عبارت‌اند از:

کشف مواد مخدر

کنترل کیفیت مواد دارویی

فعالیت در زمینه های بیوتکنولوژی و بیوبانکی

بسته بندی و تولید مواد غذایی

اتوماسیون هسته ای و دفاعی

کاربرد درخواستی:

تجزیه خون به‌صورت دستی یک روش بسیار زمان‌گیر است، اما با توجه به نمونه‌های خون که متغیر های بسیار زیادی دارد اتوماسیون کردن این کار بسیار دشوار می‌شود. شرکت RTS چندین پروژه برای بانک خون انگلستان با توانایی بالا اجرا نمود. این سیستم وظیفه راه‌اندازی کاربرد موردنیاز با توان و کیفیت بالا و همچنین با مدیریت تغییرات در حجم، غلظت و میزان تیرگی نمونه‌های خون را داشته باشد. بدون استفاده از یک چنین سیستم اتوماسیون آزمایشگاهی به تعداد زیادی تکنسین نیاز خواهد بود که عملیات تجزیه را باوجود نگرانی حفظ سلامتی افراد در کار با خون انجام دهند.

بررسی طیف گسترده ای از قطعات پلاستیکی

معرفی:

شرکت RNA تصمیم به طراحی سیستم کاملاً خودکار لیزری و پردازش تصویر طیف وسیعی از قطعات پلاستیکی بنا به سفارشی را گرفت. اندازه‌گیری قطر سوراخ ایجادشده توسط دریل از ۱۵um تا ۵۰um.

در سیستم یک خوراک دهنده لرزشی کاسه‌ای، پردازش تصویر جهت راهنمای ربات، استفاده از سیستم Walking Beam برای انتقال قطعه، سیستم لیزر، ایستگاه‌های پردازش تصویر و کنترل سیستم در نظر گرفته‌شده است. این پروژه برای شرکتی درزمینه آشکارساز گازها در صنعت معدن به‌کار گرفته‌شده است.

چالش‌ها:

–          ارائه خدمات یکسان با انعطاف بالا برای تمامی اجزاء (۱۱ قطعه متفاوت)

–          قابلیت تغییر سریع در تنظیمات برنامه جهت تعویض قطعات متفاوت

–          ارائه کنترل کیفت ۱۰۰% از سوراخ ورودی و خروجی قطعه

پردازش تصویر ۱۲۰۰ قطعه پلاستیکی در دقیقه

صنعت پلاستیک

اجزا: تفکیک دو نوع قطعه پلاستیکی

کارایی: تفکیک و کنترل ظاهری ۱۲۰۰ قطعه در دقیقه

معرفی:

طراحی دستگاه کنترل کیفی قطعه‌ی پلاستیکی مربوط به صنایع غذایی و تفکیک آنها بصورت کاملا خودکار، شرکت درخواست کننده در زمینه صنایع غذایی در کشور بریتانیا این درخواست را مطرح می نماید.

در طراحی این دستگاه تعدادی از چالش ها برجسته شدند، که عبارتند از:

–          قابلیت قرار دادن دو نوع قطعه به دستگاه

–          قابلیت تغییر در پارامتر های دستگاه

–         تفکیک قطعات معیوب

–          کنترل با سرعت ۱۲۰۰ قطعه بر دقیقه

–          استفاده از استاندارد های صنایع غذایی

کنترل کیفیت پره‌های توربین موتورهای هواپیما با کمک دوربین Basler Pilot

توربین‌ها با شرایط بسیار سختی در داخل موتورهای هواپیما قرار دارد. آنها باید در سرعت ۳۰ هزار دور در دقیقه و در دمای بالای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد فعالیت داشته باشند. مهندسین تولیدکننده این محصولات به خوبی می‌دانند که کوچک‌ترین  نقص بر روی سطح توربین‌ها می‌تواند کیفیت را به‌شدت کم کند، هزینه‌ها را افزایش دهد و همچنین عمر مفید موتور را کاهش دهد. آنها نیاز به کنترل کیفیت پره‌های توربین با دقت بسیار بالا داشتند تا بتوانند کارایی و تولید محصولات قابل‌اطمینان بیشتری در صنعت هواپیمایی داشته باشند.

یک شرکت تولیدکننده در آمریکای شمالی با استفاده از تشخیص انسانی تیغه‌های توربین را کنترل کیفیت می‌کرد. نیروهای مجرب آموزش‌دیده برای بازرسی سطوح پره‌های توربین با دقت هزارم اینچ فعالیت می‌کردند. کنترل کیفیت دستی نه‌تنها ازنظر زمانی و هزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه نبود بلکه تشخیص در نقص کاملاً نظر شخصی بود به این معنا که نتایج خروجی هر شخص برای تشخیص نقص متفاوت بود. درنهایت به دلیل وقت‌گیر بودن کنترل کیفی دستی تصمیم گرفتند که کنترل کیفیت به‌صورت سیستماتیک بر روی یکی از پره‌ها انجام دهند. کاملاً واضح است که تولید کنند با سیستماتیک کردن کنترل کیفیت در زمان خود صرفه‌جویی کرده و همچنین در خروج تکرارپذیری بیشتری را شاهد خواهد بود.

آنها درخواست یک دستگاه کنترل کیفیت پره‌های موتور هواپیما را مطرح کردند. Louis Dicaire مدیر پروژه می‌گوید در اوایل این پروژه قابلیت تکرار، انعطاف و دقت بالا از ضروریات در جهت موفقیت بوده است. با توجه به تجربه قبلی تیم مهندسی شرکت Orus که بر اساس اندازه‌گیری چشمی در نظام کانادا بود توسعه دستگاه را ادامه دادند. و همچنین با شرکت مهندسی Genik Automation همکاری بسیار نزدیکی داشتند.

بر طبق گفته‌های Dicaire، چالش‌های بسیار فراوانی درزمینه طراحی مکانیکی وجود دارد ازجمله: تکرارپذیر بودن، دقت بالا و خطی بودن. با توجه به خروجی نرم‌افزار دستگاه که حاصل از پردازش تصویر از خورده پیکسل‌ها است دقت دستگاه به ±۳ میکرومتر می‌رسد. البته این دقت زمانی نمایان می‌شود که از سیستم نورپردازی و تصویربرداری باکیفیت بالا استفاده شود. برای رسیدن به‌دقت موردنیاز، شرکت Orus از درجه کالیبراسیون نظامی استفاده کرد. اگرچه دستگاه بینایی ماشین  INL-1900x2T باعث صرفه‌جویی هزاران ساعت در زمان می‌شود، اما مزیت اصلی آن تجزیه‌وتحلیل دقیق و پیچیده‌ای است که با رابط کاربری ساده به اپراتور می‌دهد.

راه‌حل:

شرکت Orus ترجیح داد که نام دستگاه INL-1900x2T باشد. یک محفظه تک‌خطی که دارای دو ایستگاه کنترل کیفی می‌باشد. در ایستگاه اندازه‌گیری دو عدد دوربین Basler pilot GigE با رزولوشن ۱۹۲۰ در ۱۰۸۰  مجهز به لنز Telecentric  (لنز خطی و بدون پرسپکتیو) و دو نور LED آبی موازی (۵۲۰ nm) استفاده‌شده است. در ایستگاه کنترل کیفیت سطح از چهار دوربین Basler pilot GigE استفاده‌شده است. رزولوشن اولین دوربین کنترل سطح ۱۹۲۰ در ۱۰۸۰ می‌باشد و سه دوربین بعدی ۶۴۰ در ۴۸۰ می‌باشد. دو دوربین با شرکت CCS تولیدکننده سیستم نورپردازی از نور Diffuse on-axis lights و دو دوربین با شرکت CCD تولیدکننده نورپردازی از نور Backlight استفاده‌شده است. یک ربات Fanuc 6 درجه آزادی ۲۰۰iC با کنترل‌گر ۴U که با یک PLC Omron در ارتباط است کار می‌کند. نرم‌افزار مورداستفاده از Matrox Imaging Library (MIL) 9.0  به همراه Processing Pack 1 می‌باشد.

بازرسی چاپ بسته‌بندی قرص توسط دوربین‌های سرعت‌بالا

طراحی این سیستم باید به گونه‌ای باشد که چاپ روی بسته‌بندی قرص قرائت شود و با الگوی صحیح مقایسه شود. سیستم باید مکان چاپ روی بسته را جستجو و همزمان مقایسه نماید درعین‌حال باید در هر دقیقه ۱۲۰ عدد بسته را بررسی کند. سیستم بازرسی باید کاملاً اتوماتیک و قابلیت پیکربندی کاربرپسند و ارائه آمار بازرسی‌های انجام‌شده را داشته باشد.

راه‌حل:

راه‌حل این بود که با استفاده از یک سیستم نورپردازی یکپارچه پیشرفته و دوربین مناسب اسکن بتوان نواقص چاپ روی بسته‌بندی قرص را تشخیص داد. درنهایت سیستم تشکیل شد از یک نور سفارشی‌سازی شده، دوربین Basler، PLC و یک کامپیوتر. سیستم با توجه به چاپ بر روی فویل آلومینیومی اطلاعاتی همچون: کیفیت چاپ، بررسی بارکد، تاریخ انقضا، نام دارو و کد کارخانه را موردبررسی قرار می‌دهد. تمام ارزیابی‌های سیستم بر اساس اطلاعات واردشده از جانب اپراتورها می‌باشد. توان پردازش دستگاه ۱۲۰ بسته قرص ۱۰ تایی در دقیقه می‌باشد، به‌صورتی که اپراتور می‌تواند به‌راحتی گزارش آنلاین هر بسته را با بررسی انجام‌شده را بر روی صفحه‌نمایش ببیند.

دستگاه بازرسی بسته‌بندی قرص توسط دوربین‌های سرعت‌بالای Basler

این سیستم بینایی ماشین بر روی یک بخش از نوار نقاله خط تولید نصب‌شده است، پرینتر موردنظر حروف و اعداد زیادی را بر روی فویل آلومینیومی چاپ می‌کند. کامپیوتر با یک PLC از شرکت Siemens در ارتباط است، خطوط دیجیتالی سیستم توسط PLC کنترل می‌شود، ازجمله تحریک سیستم نورپردازی، تحریک سیگنال تصویربرداری دوربین و دریافت اطلاعات سنسورها و کلیدهای اپراتوری. دوربین از طریق ارتباط FireWire (IEEE 1394) به کامپیوتر متصل شده است. لنز به‌کاررفته در این سیستم از نوع لنزهای Fixed Focus از شرکت Schneider Kreuznach می‌باشد. جهت تولید نور مناسب از LED های منحصربه‌فرد یکسان در یک مخروط استفاده‌شده است که به‌اصطلاح Doom Light (نور گنبدی) گویند استفاده‌شده است، خاصیت این نور به‌گونه‌ای است که تشعشات نوری به‌صورت پراکنده می‌باشد و امکان بازرسی بر روی سطح براق فویل آلومینیوم را ساده می‌نماید.

سیستم تشخیص لبه سوزن طبی با استفاده از دوربین های BASLER ACE GIGE

توسعه دهنده MORITEX، یک شرکت ژاپنی است که سازنده و فروشنده انواع نور و مشاوره در زمینه حل مشکلات پردازش تصویر، همچنین تهیه کننده انواع لنز به صورت جزئی و دستگاه‌های بینایی ماشین و تصویربرداری دیجیتال  فعالیت می‌کند.

گروه تکنولوژی بین المللی SCHOTT، پایه گذاری شده در ماینز آلمان، با بهره گیری از شرکت MORITEX در توکیو همکاری خود را در تاریخ ژوئن ۲۰۰۷ به سفارشی مشخص برای رشد و توسعه فناوری نور و تصویر شروع کردند و درصدد رفع حل مشکلات خاص در زمینه نور و تصویر بر آمدند.

شرکت SCHOTT در تقسیم بندی نور و تصویر گزینه های بسیار وسیع برای رفع مشکلات نور پردازی و تصویربرداری در صنعت های خیلی خاص مانند: هواپیمایی، تکنولوژی پزشکی، بینایی ماشین و تکنولوژی‌های امنیتی دارد. راه حل های استفاده از شیوه های جدید تولید نور که بر اساس تکنولوژی LED، فیبر نوری یا ترکیب آنها می باشد.

در پاییز سال ۲۰۱۲، شرکت SCHOTT و MORITEX از پروژه ای پرده برداری کردند که از با استفاده از تکنولوژی بینایی ماشین قادر به کنترل کیفیت سوزن های پزشکی بود. این یک سیستم بسیار پیشرفت و خاص در بازار بود و برای مصارف تشخیص و اندازه گیری در انواع وریدی مورد استفاده قرار میگیرد، اندازه‌گیری های خارجی یا زوایای سخت با استفاده از این دستگاه امکان پذیر شد. این نوع اتوماسیون امروز جزو تکنیک های کمیاب است. در گذشته اتوماسیون بینایی ماشین وجود نداشته است و برای تشخیص کیفیت وریدی با استفاده از میکروسکوپ و چشم انسان کنترل کیفیت انجام می‌گرفت.

در سیستم جدید شرکت Moritex از ویژگی های دوربین های شرکت Basler به علاوه از لنز ، نور و همچین دیود های لیزری برای تشخیص زوایای نوک سوزن استفاده شده است. در این محصول نرم افزاری طراحی شده است که دارای قابلیت دریافت اطلاعات اولیه از کاربر را دارد و همچنین این اطلاعات را با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه می کند.

بر خلاف سیستم قبلی، نرم افزار به کاربر اجازه می دهد تا برای تشخیص خودکار از تمامی پارامتر ها استفاده کند. تا کنون، این دستگاه قادر به انجام حدود ۱۵ نوع اندازه گیری می باشد، هر چند ممکن است بیشتر باشد. در حقیقت، منبع نور دقیق، محدوده طول موج، فرمت روشنایی و پارامتر های مورد بررسی میتواند قابل تغییر برای هر نوع پردازش در جهت تشخیص هدف باشد.

سیستم جدید شرکت Moritex و بهره گیری از دوربین های صنعتی ، لنز، سیستم نور پردازی و دیود های لیزری شرکت Basler جهت تشخیص نوک سوزن پزشکی