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Automazione e Strumentazione
n
Gennaio/Febbraio 2016
SPECIALE MACHINE VISION
speciale
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applicazioni MV opera nell’intervallo della radia-
zione elettromagnetica nel visibile, sfruttando la
grande varietà di sensori
CCD
e
CMOS
.
Nelle telecamere industriali è fondamentale l’in-
terfaccia di comunicazione in quanto a questa
sono legate le esigenze di integrazione tecnolo-
gica, velocità e risoluzione. Lo standard
EMVA
1288
definisce un metodo unificato per compu-
tare e presentare i parametri tecnici di telecamere
e sensori di immagine. Altro standard molto dif-
fuso è
GenICam
, protocollo applicabile a tutte
le interfacce di comunicazione di tipo Ethernet,
come
GigE Vision
, o di tipo seriale quali Camera
Link, PCI Express e
IEEE 1394
, nota anche col
nome delle implementazioni FireWire e i-Link.
Oggi grazie agli sviluppi della microelettronica
e ai nuovi algoritmi di trasmissione si possono
raggiungere velocità di trasferimento dati fino
a 25 Gbps con tecnologie come
USB3 Vision,
Camera Link HS, CoaXPress, G3 e GigE
Vision.
L’uso delle telecamere vede oggi confrontarsi
soluzioni
embedded
e
PC-based
. Le prime sono
basate su telecamere intelligenti,
Smart Camera
,
ovvero sistemi compatti di trattamento di imma-
gini in cui i componenti di digitalizzazione, ela-
borazione e memoria sono integrati nello stesso
dispositivo con il sensore. Le Smart Camera sono
impiegate laddove considerazioni di ingombro,
costo o affidabilità rendono impraticabile l’im-
piego di architetture basate su PC o elaboratori
esterni.
Per aumentare le prestazioni e la flessibilità d’uso
è invece preferibile adottare siste
mi di visione
PC based
. Strutturalmente sono costituiti da
componenti commerciali standard e da un sistema
di elaborazione basato su PC. In alcuni casi le
telecamere sono collegate al PC attraverso un
frame grabber
. Le soluzioni basate su PC sono
più competitive nelle applicazioni che richiedono
un’integrazione complessa e dunque più orientati
verso gli OEM.
Esistono tuttavia specifiche aree applicative che
non possono essere affrontate utilizzando lun-
ghezze d’onda nel visibile. Per questa ragione
negli ultimi anni i produttori di componenti per
visione industriale hanno investito nello sviluppo
di sensori e telecamere sensibili all’ultravioletto
(telecamere UV), all’infrarosso (telecamere o
temocamere IR), al vicino infrarosso (telecamere
NIR) e in grado di discriminare il colore. Alter-
native interessanti alle telecamere CCD e CMOS
sono anche le tecnologie non intrusive come
l’
olografia conoscopica
(utilizzata per controlli
dimensionali in abbinamento a microscopi ottici)
e i sistemi di visione a
raggi X
, in grado di effet-
tuare scansioni tridimensionali dei componenti.
Settori di applicazione
Un caso esemplare di applicazione è quello della
robotica
dove i sistemi MV sono asserviti al
posizionamento del robot
(ad esempio in appli-
cazioni di pick&place o per l’allineamento di
pezzi), ma esistono anche molte applicazioni in
cui il robot viene asservito alla movimentazione
e al posizionamento della videocamera. Infatti i
sistemi di controllo basati sulla visione possono
essere suddivisi in due categorie:
“Position
Based”
e
“Image Based”
.
A quest’ultima possono essere
ricondotti il controllo di qualità su
più linee di produzione, la verifica
di assemblaggi complessi, alline-
amenti e controlli dimensionali e
in generale le tecniche di
“Visual
Servoing”
, disciplina che ha come
obiettivo il controllo dei loop e dei
movimenti di un robot.
I sistemi MV sono imprescindi-
bili per il settore
automotive
, nel
quale i difetti non solo possono
comportare reclami e danni di immagine, ma
hanno un forte impatto sulla sicurezza delle per-
sone. L’uso di sistemi robotizzati dotati di sistemi
di visione avanzati è alla base del riconoscimento e
delle prevenzione dei difetti.
Anche nell’
industria elettronica
i sistemi di
controllo qualità MV sono un eccellente stru-
mento per rilevare potenziali difetti, come cavi
disconnessi e saldature difettose, sin dalle prime
fasi del processo produttivo.
Nell’
industria della plastica
le parti devono essere
frequentemente controllate per scoprire eventuali
difetti di stampaggio, macchie sulle superfici, e in
generale tutti i difetti rilevabili.
Molto particolari sono l’
industria dei metalli
e i
processi di saldatura
. In entrambi i settori sono
richiesti controlli ad alte prestazioni in termini di
precisione e tempi di elaborazione. Nell’industria
dell’acciaio i sistemi MV assicurano anche il con-
trollo di forma, l’analisi del materiale di fusione,
la misurazione dei parametri di lavorazione del
metallo.
Nei settori
alimentare, medicale
o
farmaceutico
il controllo della qualità, la sicurezza e la traccia-
bilità sono fattori chiave. I prodotti devono essere
identificabili in qualsiasi momento tramite data di
scadenza, lotto di produzione, integrità di conte-
nuto, rilevamento di livelli e miscele, posiziona-
mento delle etichette, ispezione delle confezioni,
convalida dei codici a barre.
Tra le applicazioni emergenti dei sistemi MV vale
la pena citare l’
agricoltura di precisione,
i
dispo-
sitivi indossabili
, i
droni
in ambito civile o mili-
tare e le tecnologie di esplorazione spaziale.
n
Negli ultimi anni si è registrato
un forte incremento nell’utilizzo
e un deciso sviluppo di sensori e
telecamere in grado di operare
fuori dallo spettro visibile, come per
esempio le termocamere IR
(Foto: Thermal Imager di Fluke)