Je to pár dní, co jsem si mohl vyzkoušet práci s kamerovým snímačem Turck iVu GNR12 a hned chvíli poté se mi dostal do ruky i podobný snímač od méně známé italské společnosti Datalogic řady DataVS2S (konkrétně typ DataVS2S-06-DE-OBJ), který poskytuje podobné možnosti, ale trošku v odlišném „balení“.
Provedení snímače Datalogic DataVS2S
Proti snímači Turck iVu je Datalogic výrazně menší. Jak je to možné ? Neobsahuje totiž dotykový displej ani jiné ovládací rozhraní a veškeré nastavení se provádí čistě jen z počítače prostřednictvím ethernetového rozhraní a výrobcem dodávaného bezplatného softwaru. Tedy přesný opak než u Turck, ale o tom až později.
Menší rozměry znamenají nejen menší prostor, do kterého je možné snímač namontovat, ale na druhou stranu i výrazně titěrnější manipulaci. No, něco za něco, ale zde mi snímač přišel až příliš malý, což mi zvláště vadilo při potřebě zaostřování kamerky otočnou první čočkou objektivu (podobně jako u Turcku, ale opět výrazně menších rozměrů). Občas jsem měl problém otáčet objektivem, zároveň přidržovat tělo snímače (otáčení jede totiž dost ztuha) a přitom si rukou neclonit objektiv, aby bylo na displeji připojeného PC dobře vidět, jak se ostření daří. A to mám dost malé ruce. Ale při chvilce „hraní“ si lze na to zvyknout. Teď mě jak tak napadlo, že u obou „kamerek“ (Datalogic či Turck) mi chyběla nějaká pomůcka pro ostření, kde by alespoň blikla na displeji při dostatečné ostrosti (něco jako mají digitální zrcadlovky, když manuálně ostříte). Zvláště při nutnosti detekovat jen například méně výrazné kontury za nižšího osvětlení, je pak přesné zaostření dost zásadní pro správnou funkci. Zvláště zde u Datalogicu to platilo dvojnásob. Jinak plastové modro-černé pouzdro snímače poskytuje stupeň krytí IP50, ale osobně mi na pohmat a pohled v reálu nepřišlo tak kvalitní jako u Turcka. Ale možná je to jen můj dojem. Praktické problémy jsem s ním žádné neměl.
Jak již bylo zmíněno, konstrukce objektivu je dost podobná snímači od Turck, pouze je celkově menší. Opět jde o strukturu fixní optiky s CMOS senzorem obrazu, která je zasazená do objektivu s plastovou hlavní svrchní čočkou, která zároveň slouží jako taková krytka. Zde v mém konkrétním případě šlo o objektiv s ohniskovou vzdáleností 6 mm (v názvu VS2S-06-xx), ale nabízejí se i verze s 8, 12 a 16 mm. Na zvolené ohniskové vzdálenosti pak mimo jiné závisí nutná vzdálenost snímače od produktu (čím kratší ohnisková vzdálenost, tím blíže snímač může být) - viz obrázek níže.
Je zajímavé, že na rozdíl od Turck, ji Datalogic nedodává s žádnou krytkou pro přepravu proti poškrábání této vrchní čočky. Pod ní je okolo fixní optiky osázen kruh z LED diod ve funkci interního přisvícení. Zde však jsou LED nejen menšího provedení než u Turcka, ale také mám pocit, že vykazují menší svítivost, takže okolní osvětlení musí být výrazně větší.
Možné ohniskové vzdálenosti a s tím spojené rozsahy snímače Datalogic DataVS2S.
Objektiv kamery je tvořen otočnou plastovou čočkou, kterou se provádí manuální ostření objektivu na předkládané předměty a zakrývá nejen objektiv, ale i okolo umístěné interní přisvětlovací LED diody.
Kamerový snímač také obsahuje dva eurokonektory, jeden 4-pinový a druhý 8-pinový, přičemž ten vícepinový slouží pro přivedení napájení a binárních vstupů a připojení 3+1 spínaných výstupů. Tedy více výstupů než jsou dva u Turcka. Navíc zde poskytují nesrovnatelně větší možnosti. Druhý konektor slouží čistě jako konektorově nezvykle koncipované ethernetové rozhraní. Ještě, že si lze u výrobce objednat i ethernetový kablík s eurokonektorem na straně jedné a klasickým RJ-45 na straně druhé (samozřejmě šel by udělat u „na koleně“, protože popis vývodů je k dispozici v manuálu).
Výstupy obou eurokonektorů snímače Datalogic DataVS2S
(4-pinový konektor realizuje datovou komunikaci s PC a druhý obsahuje binární vstupy a výstupy).
Základní parametry snímače DataSV2S:
- Napájení: 24 Vcc ±10 %
- Spotřeba: 100 mA při 24 Vdc (bez přisvícení)
-
Výstupy:
- spínané tranzistorové 3+1, typ PNP
- max. zatížení 100 mA
-
Připojovací rozhraní:
- 4pinový eurokonektor M12 pro Ethernet 10/100 Mb/s
- 8pinový eurokonektor M12 s binárními vstupy a spínanými výstupy
- Rozhraní pro externí přisvícení: 24 V PNP N.O.
- Frekvence snímků: 60 fps
- Optika: integrovaná (6 mm / 8 mm / 12 mm / 16 mm – dle volby)
- Indikace: 4x LED (napájení, komunikace, stav výstupů)
- Tlačítka: teach button pro ukládání referenčního snímku
- Stupeň krytí: IP50
- Pouzdro: slitina hliníku / plast ABS
- Rozměry: 52 x 60 x 40 mm (bez eurokonektorů)
- Provozní teplota: -10 ... +50°C
Ovládání přes PC
Jak již bylo zmíněno kamerový snímač Datalogic se ovládá a nastavuje čistě jen prostřednictvím obrazovky Vašeho PC či notebooku (netbook s Intel Atom, to taky zvládne, i když občas nějaké operace trošku déle trvají). Na těle žádný displej ani tlačítka nejsou. Tedy dá se říct druhý extrém proti snímači Turck, který zase má jen displej na kameře, ale ne napojení na PC. Proč nemohou mít obojí? Pro vývojáře, či instalačního technika je lepší PC, pro provozáka „místního mechanika linky v průmyslu“, zase obvykle displej na těle snímače, jehož prostřednictvím si snadno může zkontrolovat funkci.
Kamerové snímače Datalogic DataVS2S prakticky neobsahují žádný displej, žádné ovládací a nastavovací prvky na těle (viz obrázek vpravo, ale vše se provádí z PC prostřednictvím ethernetové komunikace (viz zelený kabel na obrázku vlevo).
Propojení s kamerkou zde obstarává zmíněné ethernetové rozhraní, u kterého lze na straně snímače nastavit libovolnou IP adresu, masku a dokonce umožňuje zapnout i funkci přidělení adresy serverem (DHCP). Při prvním připojení kamerky k PC však v ovládacím softwaru využijete funkci hledání připojených kamer dle MAC adresy, kdy vám program po chvilce předloží IP adresy všech snímačů v dosahu a následně si lze vybrat tu, kterou chceme nastavovat.
V krabičce se snímačem se mimo kamerky zároveň dodává i mini CD, které obsahuje jak potřebný software, tak i datasheety i manuály. Instalace softwaru se spustí klasicky přes „setup.exe“ soubor a je klasicky windowsovsky jednoduchá klikací. Po pár desítkách sekund je to i na netbooku hotovo. Při jeho spuštění pak hned naskočí okno, zda chceme se softwarem pracovat off-line (tedy bez připojeného snímače), nebo on-line (s připojeným snímačem).
V on-line režimu pak je možné kliknout přímo na nabízenou IP adresu, která však při prvním spuštění softwaru nemusí být správná, nebo na režim zmíněného hledání snímače na LAN síti. V režimu off-line pak lze software využít jako testovací nástroj na možnosti detekce, protože umožňuje natáhnout dříve uložený obrázek (foto) a na něm zkoušet různé možnosti nastavení i bez připojeného snímače.
Připojení PC programu k snímači přes Ethernet. Podporován je jak režim pevné IP adresy, tak její získávání od DHCP serveru.
Software sám o sobě je výrazně rozdělen do 3 kroků označenými třemi záložkami s velkými číslicemi 1, 2 a 3, takže se přímo hned nabízí, jak postupovat při nastavení. To se sice takto zdá, že nastavení kamerového snímače ještě jednodušší než u Turcka. Ale v reálu mi to přijde přesně opačně. Na vině je možná a moc možných voleb, které lze nastavit a mnoho různých klikacích míst a možností. Ze začátku proto uživatel trošku déle tápe, ale zase na druhou stranu, lze po několika hodinách hraní si vše dobře osvojit. A navíc více voleb ani neznamená příliš více funkcí. Tedy možnosti jsou větší, ale ne vždy jsou nutné, a navíc, některé vlastnosti, které je zde nutné ručně nadefinovat, si snímač od Turcku nastaví a zařídí sám automaticky. Typickým příkladem je u Datalogicu například definovat orientační značku, dle které se vyhledávací program z orientuje na překládaném objektu. To si například Turck díky režimu „Teach-in“ prostě sám vybere nejvhodnější „orientační body“.
Na základě umístěné orientační značky, tzv. Lokátoru (zde čelní očko krabičky), se pak automaticky orientují i detekční místa (žlutě označené plochy). Bez umístění lokátoru by se žluté plochy nenatočili (zůstaly by vodorovně) a detekovali situaci na úplně jiném místě než by měly.
Naopak snímač DataVS2, resp. jeho nastavovací software, umožňuje současně kombinovat a vyhodnocovat při detekci / porovnávání předmětů různé vlastnosti, jako například úroveň jasu, kontrastu, hran, porovnávání společných znaků, natočení. Prostě jen do obrazu vložíte potřebnou vlastnost na místo, na které se má aplikovat a následně třeba nastavit, že výstup se má sepnout pouze v případě, že jsou všechny splněny. Při spuštění pak prostě současně paralelně všechny vložené vlastnosti zpracovávají a vyhodnocují. To je rozdíl proti snímači iVu od Turcku, kde prostě si můžete zvolit jen jeden režim = jednu vyhledávací vlastnost.
Každý předmět lze vyhodnocovat v neomezeném počtu míst a současně na různé vlastnosti (jas, kontrast, pozici, počet hran, kontury, shodnost charakteristického znaku a šířku obrysu) - detekce stejné vlastnosti na jednom místě (vlevo) či různé detekce (vpravo)
Navíc v rozšířeném režimu "Advanced" (je nutné mít snímač, který tento režim podporuje, protože nejlevnější verze to neumožňuje) je možné vytvořit logickou kombinaci stavu vložených vlastností a k tomu přiřazené reakce výstupů. Tedy například současně vyhodnocujeme jas, počet hran a shodnost charakteristického znaku. V softwaru pak lze například nastavit, že pokud je splněn požadavek detekce jasu a počtu hran, sepne se výstup 1, když je splněna detekce úrovně jasu a současně shodnost, sepne se výstup 2 a tak dále. To asi největší a hlavní výhoda kamerového snímače Datalogic VS2S proti Turcku iVu, který toto vůbec neumožňuje.
Při detekci se v případě chybějícího prostředního šroubováčku sepnutý výstup 2 a 3, ale pokud chybí více šroubováčků je aktivní pouze výstup 2.
Praktický test funkce
Já osobně jsem si kamerový snímač Datalogic mimo jiné zkoušel na detekce přítomnosti a natočení sady šroubováčků v pouzdru, což například může být jedna z aplikací v průmyslu, pro kterou je kamerový snímač obecně vhodný. Cílem například může být výstupní kontrola, zda pouzdro je plné, či zda jsou šroubováčky správně natočeny logem nahoru. Výsledkem může být nejen jednoduchá informace, že balení je či není v pořádku informace, ale i informace na jaké pozici šroubováček chybí či, který je nesprávně natočen. Pojďme se tedy podívat, co v tomto směru kamera DataVS2 vlastně umožňuje.
Kamerový snímač Datalogic DataVS2S-06-DE-OBJ jsme mimo jiné zkoušel na detekci přítomnosti a správné pozici šroubováčků v krabičce.
Po zapnutí napájení kamery a její připojení přes ethernet k PC (v mém případě netbook Asus s CPU Intel Atom, 1GB RAM a OS Win7 Starter) již bylo možné zapnout nastavovací a monitorovací program a potvrdit či nastavit IP adresu snímače. Tím se k němu připojíme a můžeme založit tzv. novou inspekci (New inspection) v nastavovacím okně 1. V tom momentě nás software vyzve vybrat typ snímače, přesněji jeho výbavu. V mém případě jsem měl k dispozici jen základní verzi podporující jen "OBJECT RECOGNITION" (viz koncové označení OBJ v názvu typu DataVS2S-06-DE-OBJ). Pak je možné již začít s nastavováním.
Volba výbavy snímače (závisí na zakoupeném typu) a první nastavovací obrazovka.
První, co je v nastavení nutné udělat, je předložit kameře referenční objekt kontroly a stisknout tlačítko „Start Live“, který umožňuje vidět aktuální obraz před objektivem. Následně je nutné provést manuální co nejlepší zaostření objektivu na daný referenční předmět a pak kliknout na tlačítko „Auto Exposure“. Tím se aktivuje automatické nastavení expoziční doby kamery a zesílení signálu z obrazového snímače. Zde jsem zjistil jedno úskalí, které nebylo u snímače iVu tak markantní. Tento snímače je dost citlivý na intenzitu okolního osvětlení. I když jsem testování prováděl za plně stejných podmínek, jako zkoušky se snímačem iVu, zde byl výsledný obraz na displeji po nastavení automatiky výrazně tmavší, což výrazně omezuje možnosti detekce a rozpoznání. Sice je možné ručně obraz „zesvětlit“ prodloužením doby expozice a zisku (gain) obraz v nastavovacím okně „1“ softwaru, ale pak se již zase silně projevuje dost vysoká úroveň šumu v obraze. Předměty na obraze tak nemají ostré kontury, jak by si člověk představoval. Sice to lze dále vylepšit přidáním přisvětlením interních červených LED umístěných také kolem objektivu, ale protože ten je celý rozměrově dost malý, tak i LED je méně a mají, dle mého názoru, menší jas a tak nedosahuje přisvícení takové intenzity jako u snímače Turck iVu. Jak dále uvidíte, sice i za tohoto stavu je možné detekci provádět, ale v praxi by bylo vhodné další přisvícení pro zajištění spolehlivé funkci i při pohybu produktu např. na dopravním páse. Celou nastavovací proceduru v okně „1“ se ukončí vytvoření uložením referenčního snímku, čímž program automaticky přejde do nastavovacího okna „2“, kde se na referenčním obrázku volí a nastavují jednotlivé detekční metody.
Umístění rozpoznávacího prvku, tzv. lokátoru z rolety "Select Locator", umožňuje sledovat pozici předmětu a provádět detekci a vyhodnocení pouze v případě, že je na stejném místě jako pořízený referenční snímek.
Zde je možné z první volící rolety „Select Locator“ vybrat režim zjišťování pozice produktu, který zajistí, že rozpoznávací metody vybrané z druhé rolety „Select Control“, budou vyhodnoceny i na reálných objektech na stejném místě, jako jsou zde definovány na referenčního snímku. Pokud by nebyl na snímek aplikován (umístěn) žádný pozici rozpoznávací prvek (Locator), byly by detekční metody vyhodnocovány i na úplně jiných místech předmětu, pokud by nebyl přesně ve stejné pozici jako je na referenčním snímku. Protože je toto řešení detekce prakticky k ničemu, je nutné vždy umístit nějaký rozpoznávací prvek „Locator“ na jasně definované místo (hrana, tvar, nápis apod.), které má každý detekovaný předmět na stejném místě a je vždy jasně pro kamerový snímač viditelný. To je významný rozdíl proti snímači iVu, protože ten tyto orientační body vytváří zcela sám automaticky a umístění či pohyb produktu automaticky sám vyhodnocuje.
Do referenčního obrázku jsem např. vložil detekci kontury prostředního šroubováčku a kontrolu pozice druhého šroubováčku od shora. Samozřejmě bych podobně mohl detekovat každý šroubováček dle kontury, dle pozice či dle jiné zvolené vlastnosti.
Co však iVu nemá a co je zase výhoda zde Datalogicu, je z druhé výběrové roletky vybrat a nastavit vyhodnocení současně hned několika různých i zcela odlišných vlastností. Prostě se v roletce jen vybere a klikne na referenční snímek, kde se má aplikovat. Zde se objeví obdélníček, který lze posunout a zvětšit na libovolnou velikost, čímž se definuje místo, ve kterém bude dáná vlastnost vyhodnocována. V pravém sloupci se pak objeví možnosti nastavení dostupné pro danou vlastnost. Pokud je obdélníček zelený, je výsledek detekce „OK“, pokud červený, tak o to „NENÍ OK“. Na různých místech lze tedy míst různé metody, přičemž jejich detekční území (obdélníčky) se mohou navzájem i překrývat (prostě na stejném místě se může vyhodnocovat více různých vlastností). Také je možné každou jednotlivou vlastnost, například detekci kontrastu, aplikovat odděleně na více místech (např. na 5 oddělených místech vyhodnocovat kontrast a výstup 1 zapnout při detekci kontrastu v místě 1, výstup 2 zapnout při detekci v místě 2 apod.).
Nastavení reakce výstupů v základní verzi snímače (není možné vytvořit logickou funkci stavu jednotlivých míst) a "OK" stav v testovacím režimu (tedy všechna detekční místa jsou v zeleném obdélníčku a je sepnutý výstup 1 a 3).
Mimo volby detekčních metod se v okně „2“ nastavuje i reakce 4 spínaných výstupů. V případě základní verze snímače je možné definovat přepnutí výstupu jen když jsou všechna detekční místa OK nebo nejsou OK. V případě rozšířené verze „Advanced“ je pak možné již výše nastíněná možnost přiřazení jednotlivých výstupů jednotlivým místům detekce, či vytvořit jednoduchou logickou funkci (např. když detekční místo 1 a 3 je OK, tak sepni výstup 3 apod.).
Simulované chybové stavy v testovacím režimu: špatně usazený šroubovák (vlevo) a chybějící šroubovák (vpravo).
Pokud jsou detekční metody i místa nadefinována dle potřeby, může se přejít do okna „3“, kde je možné buď veškeré provedené nastavení nahrát do kamerového snímače a spustit jeho funkci (tlačítko „Run“), pak snímač bude pracovat i bez připojeného PC, či provádět jen testování a ladění kliknutím na tlačítko „Test“, kde vyhodnocení a zpracování obrazu neprovádí přímo snímač, ale software v PC. Je tedy vše vidět v reálném čase a navíc lze např. odzkoušet i vlastnosti „Advanced“ verze jen na základním „OBJECT RECOGNITION“ kamerce ("Advanced" nastavení pak ale nejde do základní kamerky nahrát pro režim „Run“).
Při nahrání nastavení přímo do snímače (pro možnost provozu bez připojeného PC) je možné vidět celý obsah paměti, který může obsahovat současně více nastavení a lze vybrat, které se má aktivovat a používat, či nějaká vymazat.
Závěr
Kamerový snímač Datalogic DataVS2S je o něco jiný než podobný snímač iVu od Turcku. Je menší, ale má dle mého subjektivního názoru horší objektiv a snímač obrazu. Prakticky veškeré ovládání se provádí z počítače přes ethernetové rozhraní, nemá žádný displej. Má více funkcí a možností voleb, ale je tím zase výrazně složitější na správné nastavení a doladění. Zatímco iVu dělá při nastavování více kroků automaticky bez zásahu uživatele, u Datalogicu je nutné více méně vše naladit ručně a tím to déle trvá. A nakonec je při porovnání ceny prodejce OEM Automatic s.r.o. s nabídkou Turck iVu od přímého českého zastoupení dražší cca o 5000,- Kč (snímač Datalogic DataVS2S-06-DE-OBJ se cenově pohybuje okolo 22 tisíc Kč).
Ve výsledku v mém interním subjektivním porovnání o malý kousek vyhrál kamerový snímač Turck iVu, který ve většině případů dokáže udělat stejnou práci jako Datalogic DataVS2S, ale je výrazně jednodušší na nastavení, vypadá masivněji, má lepší přisvícení a je levnější. Na druhou stranu pro náročnější rozpoznávací aplikace vyžadující kombinaci více detekčních metod, by byl Datalogic asi praktičtější. Tedy nakonec zase záleží na samotné aplikaci...
Autor článku i fotografií: Antonín Vojáček
DOWNLOAD & Odkazy
- Odkaz na stránku výrobce průmyslových komponent, italská společnost Datalogic - www.datalogic.com
- Prodej výrobků Autonics v ČR například zajišťuje společnost OEM Automatic s.r.o. - www.oemautomatic.cz
- Článek o kamerovém snímači Turck iVu - http://automatizace.hw.cz/komponenty/test-kontrola-a-detekce-produktu-kamerou-turck-ivu.html
- Další články a testy o snímačích, PLC, komponentech nejen pro průmyslové aplikace najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz
Komentáře
Co je na M12 konektore pre
Co je na M12 konektore pre ethernet nezvykle? Ved ide o bezny konektor pouzivany pre priemyselny ethernet. Skor mi vadi, ze im nic nehovori 802.3af (PoE) a ze ovladaci program je windows only — to fakt nik nepouziva OSX alebo Linux?