DYNAMIC 3D VISION INSPECTION Alessandro Colombi area sales manager CamTec, wenglor sensoric Ing. Andrea Grilli, Sintec Ingegneria direttore tecnico

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1 DYNAMIC 3D VISION INSPECTION Alessandro Colombi area sales manager CamTec, wenglor sensoric Ing. Andrea Grilli, Sintec Ingegneria direttore tecnico Smart Vision - Le tecnologie per l industria del futuro

2 Agenda Introduzione Descrizione applicazione Scansione 3D Risultati

3 l esigenza del cliente una questione di numeri il conteggio di prodotti in fase di pallettizazione Sino a 550 prodotti / layer Europallet altezza massima 1800 mm Errore ammesso inferiore al 2 per Frequenza massima 3 layer/minuto Integrazione con il sistema di controllo del pallettizzatore Interazione con il sistema gestionale Storicizzazione delle immagini

4 affidabilità in ambiente severo congruità tecnica e sostenibilità economica in condizioni limite la progettazione del sistema di visione in presenza di vincoli stringenti Ampio volume di lavoro Variabilità nella distanza focale del target Mancanza di planarità sulle zone da ispezionare Influenza della luce ambientale naturale ed artificiale Elevato grado di umidità relativa Vibrazioni impulsive a carico delle strutture Variabilità nella geometria del prodotto da ispezionare

5 i limiti dell approccio standard le difficoltà del progettista 3 Dominare gli effetti dell illuminazione esterna su di un volume di lavoro di circa 2 m Posizionare la camera evitando gli ingombri meccanici degli organi mobili Garantire il mantenimento del fuoco su di un intervallo di circa 2 m Ottenere la risoluzione necessaria per assicurare la funzionalità degli algoritmi Mantenere costante l efficienza del sistema in condizioni ambientali severe Consentire la manutenibilità dell intero apparato inadeguatezza della soluzione matriciale

6 la visione laser scan 3D un punto di vista alternativo la scelta di un hardware specializzato: il sensore wenglor MLSL 276 Dispositivi compatti ed esenti da taratura Grado di protezione elevato Output numerico su singola linea di scansione Sincronizzazione del raster con sorgenti esterne Scanning parallelo multisensore Esteso range di lettura Scarsa sensibilità rispetto alle variazioni cromatiche del target

7 caratteristiche del sensore MLSL 276 Area di Lavoro in Z : mm Campo di misurazione in Z : 1200 mm Campo di misurazione in X : mm Risoluzione in Z : µm Risoluzione in X : µm Sorgente luminosa : luce blu Classe di potenza : 3B

8 la linea ospite nel processo di scansione sinergia tra il sistema ottico e meccanico I cinematismi del pallettizatore ed il processo di acquisizione posizionamento ottimo individuazione del sampling rate spaziale Studio preliminare degli effetti di disturbo illuminazione esterna vibrazioni del sistema meccanico variazioni di quota del sensore rispetto al target effetti ottici nell interazione del laser Aspetti normativi legati all utilizzo di fasci laser classe 3B

9 la linea ospite nel processo di scansione

10 architettura dell algoritmo

11 il processo di elaborazione dalla codifica numerica all analisi di immagine il processo di composizione della cloud of points Scan line: array X+Z+I+W profondità 2048 Estrazione dimensione X Z Generazione della dimensione Y a fine frame COP di 2048 x 2730 punti / frame codificati float (X+Z) COP di 42 Mbyte / sensore, ovvero 84 Mbyte / immagine Risoluzione spaziale 11 pixel /mmq

12 il processo di elaborazione dalla codifica numerica all analisi di immagine il filtraggio preliminare Applicazione del processo a ciascuno dei due sensori Eliminazione dei punti nulli (errori di lettura sensore) Filtro mediano in Z a kernel variabile (riduzione riflessi) Sezionamento in Z su base statistica (effetti bordo) Creazione del nuovo dominio S (riduzione 40% COP)

13 il processo di elaborazione dalla codifica numerica all analisi di immagine correzione geometrica e riallineamento Applicazione a S1 ed S2 della matrice di correzione C(XY) XY Riconnessione delle COP (S1 ed S2 ) dei due sensori: Estrazione del piano Z1 = f (X1,Y2) Estrazione del piano Z2 = f (X2,Y2) Allineamento dei piani Z1 e Z2 Unione dei domini S1 ed S2

14 il processo di elaborazione dalla codifica numerica all analisi di immagine ricostruzione dell immagine 2D dalla nuvola di punti Ricerca statistica superficie superiore COP (piano Ztop) Estrazione punti XY appartenenti al piano Ztop Taglio immagine con maschera di dimensione fissa

15 il processo di elaborazione dalla codifica numerica all analisi di immagine preprocessing dell immagine e conteggio pezzi Filtraggio morfologico di erosione (riduzione link) Filtro spaziale gaussiano (smooth bordi e deburring) Allocazione immagine per i successivi algoritmi concorrenti Particle analisys Geometrical model finder Interference analisys Generazione immagine artefatta

16 un caso significativo

17 il pannello di sistema

18 il tempo di elaborazione Test effettuati su PC Intel Core i5-3610me 2,70 GHz 3MB cache 2 cores 4 threads layer con 350 prodotti 420 ms preelaborazione COP 6800 ms filtraggio numerico dati 1100 ms applicazione matrice di correzione + ricerca piani 200 ms geometrical model finder 170 ms watershed + particle analisys 30 ms controllo congruenza 850 ms generazione immagine artefatta Totale 9.6 secondi

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21 Grazie per l attenzione. Logo azienda

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