Sistem pengiraan komponen pada penyuap getar dengan kamera (Machine Vision Counter) untuk pelanggan dalam bidang mesin industri

Latar belakang masalah

Cabaran kes ini ialah mengira bahan kerja pada mesin penyuap jenis rel bergetar supaya tepat mengikut bilangan yang ditetapkan, kemudian membuat mesin berhenti menyuap apabila bilangan mencukupi. Pelanggan berada dalam sektor jentera perindustrian. Bahan kerja pada rel terdiri daripada 5 jenis dan bergerak serentak dalam beberapa lorong.

Kriteria ujian perisian menetapkan kiraan mestilah “tidak kurang, tidak lebih” bagi semua jenis bahan kerja. Jika kiraan kurang atau lebih, kerja pembahagian bahan kerja mengikut bilangan perlu dikira semula atau dibetulkan kemudian.

Keperluan dan kekangan

Sistem perlu beroperasi pada mesin pelanggan dan boleh digunakan dari hadapan mesin tanpa perlu mengubah suai perisian. Keperluan dan kekangan utama adalah seperti berikut.

• Mengira 5 jenis bahan kerja, iaitu bentuk bulat leper pelbagai saiz, jenis berlubang di tengah dan jenis penyumbat.
• Bahan kerja bergerak serentak dalam beberapa lorong, maka pengiraan perlu diasingkan mengikut lorong rel.
• Pengguna di hadapan mesin perlu dapat memilih varian bahan kerja, menetapkan bilangan kiraan (Set Count) dan menambah varian baharu sendiri.
• Sistem perlu bersambung dengan mesin melalui isyarat 1 saluran Input dan 2 saluran Output.
• Set peralatan perlu menggunakan sistem elektrik 24V yang disambungkan kepada sistem elektrik utama mesin.

Bagaimanakah sistem mengira bahan kerja pelbagai varian dan pelbagai lorong dengan kamera

Sistem mengira bahan kerja pelbagai varian dan pelbagai lorong dengan membahagikan tugas kepada 2 bahagian. Model pengesanan bagi setiap varian berfungsi mencari bahan kerja dalam imej, manakala pengiraan menggunakan garisan kiraan (Line Counter) pada imej yang dibahagikan kepada lorong mengikut rel. Apabila bahan kerja melepasi garisan, perisian menambah kiraan sebanyak satu unit.

Kami memilih pendekatan ini kerana bahan kerja terdiri daripada pelbagai jenis dan varian perlu ditukar di hadapan mesin. Dengan setiap varian mempunyai model tersendiri, pengguna boleh menambah varian baharu dari skrin, manakala pengiraan dan penghantaran isyarat tetap berdasarkan garisan kiraan dan bilangan yang ditetapkan oleh pengguna. Oleh itu, pengguna dapat menyemak peraturan yang digunakan oleh sistem untuk mengira.

1. 1

   Menambah varian bahan kerja dan melatih model

   Di skrin Training, pengguna menetapkan bilangan imej dan selang masa untuk kamera merakam imej contoh (Snapshot), kemudian melatih model pengesanan daripada imej bahan kerja dan imej latar belakang rel tanpa bahan kerja. Manual mengesyorkan sekurang-kurangnya 200 imej bahan kerja bagi setiap varian. Selepas itu, simpan sebagai varian baharu berserta imej contoh di skrin Add Product.

2. 2

   Menetapkan kawasan imej dan garisan kiraan supaya sepadan dengan rel

   Pihak yang menyediakan sistem menentukan bahagian imej yang digunakan untuk mengira, membahagikan imej kepada lorong yang sepadan dengan lorong rel bergetar, dan meletakkan garisan kiraan (Line Counter) pada imej.

3. 3

   Memilih varian dan menetapkan bilangan kiraan

   Pengguna memilih varian bahan kerja daripada senarai, memasukkan bilangan yang dikehendaki (Set Count), kemudian menekan Process. Skrin memaparkan pembilang 2 ruang dan jumlah keseluruhan, serta menyediakan butang Stop dan Reset untuk digunakan semasa mengira.

4. 4

   Menghantar isyarat supaya mesin berhenti menyuap

   Apabila kiraan hampir cukup, sistem menghantar Output saluran pertama supaya mesin menghentikan rel utama. Apabila kiraan cukup, sistem menghantar Output saluran kedua supaya mesin menghentikan rel penambah, lampu Tower Light bertukar hijau selama kira-kira 4 saat, kemudian perisian memulakan pusingan kiraan baharu.

Butang Reset pada mesin disambungkan sebagai 1 saluran Input, maka pengguna boleh menetapkan semula pembilang dari hadapan mesin. Pengguna sendiri yang menetapkan bilangan kiraan dan menekan butang tetapan semula. Sistem mengira dan menghantar isyarat berdasarkan nilai yang ditetapkan oleh pengguna.

Hasil penyerahan

Kami menyerahkan perisian Vision Counting berserta set peralatan yang dipasang pada mesin pelanggan dan dokumen untuk pengguna. Senarai penyerahan adalah seperti berikut.

• Perisian Vision Counting: skrin pengiraan bahan kerja, skrin untuk menambah, menyunting dan memadam varian bahan kerja, serta skrin Training untuk merakam imej contoh dan melatih model
• Perkakasan: kamera Global Shutter, kanta, 5 set lampu pencahayaan, unit pemprosesan (Processing Unit), skrin dan penghala
• Pemasangan: kamera pada tiang di atas rel bergetar, pelarasan kedudukan kamera, dan penyambungan sistem elektrik 24V dengan sistem elektrik utama mesin
• Penyambungan mesin: 1 saluran Input daripada butang Reset dan 2 saluran Output untuk menghentikan rel suapan, berserta lampu Tower Light
• Dokumen: manual penggunaan dan senarai semak kerja (Check List) sebanyak 8 perkara yang merangkumi menghidupkan dan mematikan mesin, perisian dan kamera, pengiraan bahan kerja contoh, serta isyarat Input/Output

Langkah pelaksanaan

Kerja ini mengambil masa dari tahun 2016 hingga tahun 2017, bermula dengan pembangunan dan pengujian perisian, pemasangan untuk ujian pada mesin sebenar, kemudian barulah penghantaran set peralatan dan pelarasan sistem supaya sesuai dengan mesin. Urutan kerja adalah seperti berikut.

1. Sep–Nov 2016: membangunkan perisian Vision Counting, menyediakan manual penggunaan dan menguji pengiraan dengan 5 jenis bahan kerja
2. Dis 2016: memasang untuk menguji sistem pada mesin
3. Jan 2017: menghantar set peralatan, melaraskan lorong dalam imej supaya sepadan dengan rel, dan menentukan cara isyarat Input/Output berfungsi dengan mesin
4. Mei 2017: menyambungkan sistem elektrik 24V dengan sistem elektrik utama mesin, menyediakan senarai semak kerja sebanyak 8 perkara, dan menamatkan fasa akhir kerja

Hasil yang dapat disahkan daripada pemasangan dan penamatan kerja

Kami memasang dan menguji Machine Vision Counter pada mesin sebenar, menghantar set peralatan pada bulan Januari 2017 dan menamatkan fasa akhir kerja pada bulan Mei 2017. Pengguna di hadapan mesin boleh memilih varian bahan kerja, menetapkan bilangan kiraan dan menambah varian baharu sendiri.

Halaman ini tidak memaparkan angka ketepatan kerana tiada pengukuran dalam bentuk angka direkodkan. Perkara yang diserahkan ialah set peralatan, manual penggunaan dan senarai semak kerja (Check List) sebanyak 8 perkara untuk digunakan bagi memeriksa sistem.

Apakah yang kita pelajari

Kerja ini memberikan prinsip berikut untuk kerja pengiraan bahan kerja dengan kamera pada mesin.

• Bahan kerja perlu berada dalam lorong terlebih dahulu supaya kamera dapat mengira dengan tepat. Semasa ujian di tapak, bahan kerja yang terkeluar dari lorong tidak dikira. Oleh itu, susunan rel penghadang mesin dan pembahagian lorong dalam imej perlu direka bentuk bersama pembina mesin.
• Kedudukan kamera dan pencahayaan perlu dimuktamadkan pada mesin sebenar. Dalam kerja ini, beberapa lawatan ke tapak diperlukan sebelum kedudukan pemasangan kamera dimuktamadkan. Oleh itu, pelan kerja wajar memperuntukkan masa untuk pelarasan di tapak, dan senarai semak kerja wajar ditentukan bersama pelanggan sebelum ujian bermula.
• Asingkan fungsi model daripada peraturan pengiraan. Model mencari bahan kerja dalam imej, manakala garisan kiraan, bilangan yang ditetapkan dan isyarat Input/Output ialah peraturan yang boleh disemak. Oleh itu, pengguna mengetahui sebab mesin berhenti dan boleh menetapkan semula dari hadapan mesin.

Bagaimanakah pendekatan ini boleh digunakan pada mesin anda

Jika mesin anda menyuap bahan kerja mengikut lorong dan perlu berhenti apabila bilangan mencukupi, anda boleh menggunakan pendekatan yang sama seperti kes ini, iaitu mencari bahan kerja dengan model, mengira dengan garisan kiraan pada imej yang dibahagikan kepada lorong, kemudian menghantar isyarat kepada mesin. Bahagian yang perlu dilaraskan ialah pencahayaan, kedudukan kamera dan isyarat mesin anda.

• Sediakan sampel bahan kerja setiap varian yang mencukupi untuk merakam imej bagi melatih model, termasuk rel tanpa bahan kerja untuk imej latar belakang
• Semak sama ada rel penghadang mesin dapat memastikan bahan kerja kekal dalam lorong
• Persetujui isyarat Input/Output dan sistem elektrik mesin dengan pembina mesin sejak awal