Společnost Sick již dávno nemá v nabídce jen jednoduché optické snímače barvy podobné svým provedením difuzním snímačům, které jsou schopny po naučení  rozeznat jen základní plošnou přítomnost jedné naučené barvy na předloženém objektu. Vyšší úroveň detekce barvy představují kamerové snímače řady CVSx. Ty umožňují buď také detekci přítomnosti jedné konkrétní zadané barvy (jednodušší provedení CVS1 Easy) nebo navíc i zajímavější funkci třídění předmětů podle jejich barvy (sofistikovanější verze CVS2).

Obě se vyrábějí ve zcela stejném pouzdru velikosti 95 x 42 x 34 mm, obsahují stejnou "snímací kamerovou část" tvořenou maticovým CMOS senzorem s rozlišením 200 x 240 x 3 pixelů. Číslo 3 přitom označuje tzv. jeden barevný pixel, tedy RGB složku tvořenou 3 pixely, kde první pixel je opatřen červeným filtrem (R), druhý zeleným (G) a třetí modrým filtrem (B). Obrazový senzor tedy má sice celkem 144 tisíc pixelů, ale "jen" 48 tisíc je tzv. barevných pixelů. Na první pohled malé pixelové rozlišení zde však pro detekci barvy plně dostačuje. Při pevném ohnisku objektivu je snímací dosah až 270 mm, kdy je záběrem pokryta oblast 100 x 115 mm (podle zvoleného typu).

Princip měření / detekce

Princip měření množství barvy pak spočívá v určení, zda se na nasnímaném obrazu nachází "dostatečné množství" RGB pixelů daného barevného odstínu v porovnání s počtem pixelů uloženým (naučeným) v referenční paměti. Tedy funkce detekce spočívá čistě na vnitřním softwaru (firmwaru) snímače, který spočítá barevné pixely z celkových 48 000, které mají stejnou nebo větší hodnotu úrovně světla v porovnání se zvolenou uloženou hodnotou v referenční paměti.

V případě provedení CVS1 se porovnává pouze aktuálně jedna zvolená referenční hodnota z možných 8 uložených hodnot v paměti, zatímco typ CVS2 umožňuje i funkci detekce současného výskytu dvou barev či porovnání nasnímané barvy se všemi referenčními záznamy v paměti a případnou shodu indikovat kombinací stavů dvou spínaných výstupů či zasláním údaje po sériové lince RS-232. Z tohoto důvodu je typický výkon verze CVS2 "jen" 38 snímků/s proti 98 snímkům/s u CVS1 Easy.

Porovnání funkcí typů CVS1 Easy a CVS2

CVS1 Easy = Detekce a rozlišování barev

• Kontrola přítomnosti barev na velkých plochách.
• Detekce jednotlivých barev (kontrola zda zvolená barva je či není detekována).
• Teach-in prostřednictvím Plug&Play s asistentem.
• Paměť pro 8 referenčních barev.

CVS2 = Detekce, rozlišování a třídění barev

• Kontrola a třídění barev na velkých plochách.
• Identifikace jednobarevných nebo dvoubarevných objektů.
• Odlišení barvy produktu a pozadí.
• Třídění výrobků podle barvy.
• Paměť pro 15 referenčních barev.
• Možnost uložení a načtení nastavení z PC přes RS-232.

Z výše uvedeného je patrné, že typ CVS1 Easy je hlavně určen pro základní jednoduché aplikace, kde potřebujeme vcelku primitivně kontrolovat, zda se na snímaných produktech nachází či nenachází příslušná referenční barva. Jde vždy jen o porovnávání s jednou referenční barvou aktuálně vybranou z paměti, která může obsahovat až 8 uložených naučených předloh. Ty lze vybírat přes HMI displej a tlačítky na snímači nebo vzdáleně kombinací stavů na dvoustavových vstupech. Tedy ve výsledku máme na výstupu vždy jen jednu dvoustavovou informaci ANO / NE informující, zda aktuálně vybraná referenční barva se na výrobku / objektu nachází či nikoliv, resp. zda se nachází v dostatečném množství.

Naproti tomu sofistikovanější provedení CVS2 poskytuje i navíc tzv. funkci třídění - tedy, že porovnává všechny kombinace RGB pixelů nasnímaného obrazu objektu (tj. všechny barvy na snímku) s referenčními RGB kombinacemi barev uloženými v paměti snímače. Snímač pak poskytuje informaci o tom, zda a případně která z nich se na objektu vyskytuje. Informace je elektricky předávána do nadřazeného zařízení buď prostřednictvím kombinace stavů dvou spínaných výstupů Q (u rozlišení 2 nebo 3 barev) nebo zasíláním hodnoty po sériové lince RS-232 v případě rozlišení většího počtu barev. Tento režim lze například výborně použít pro automatické roztřídění / směrování různých produktů na dopravníkové výrobní lince podle různé barvy etikety či podle různě barevných terčíků. Tento režim může být pro interní výrobní třídění výrazně spolehlivější než například čtení čárových kódů, kde správné čtení závisí na natočení produktu / kódu, kvalitě tisku kódu, tvaru nebo tvarové stálosti povrchu předmětu apod. Například identifikace podle barevných značek je proti uvedeným problémům více "imunní".

Mimo to CSV2 dále umožňuje detekovat současnou přítomnost dvou různých barev (například červená - zelená apod.) na jednom objektu či naučit se barvu předmětu i pozadí a při detekci je rozlišit. To je výhodné, pokud je barva blízkého pozadí podobná jako detekovaná barva na produktu (například má jen malý rozdíl odstínu - tmavě zelená a světle zelená).

Elektrické výstupy snímače typu CVS1 Easy (obr. vlevo) a CVS2 (obr. vpravo).

Parametry snímačů CVS1 Easy a CVS2 (dle údajů výrobce):

• Použitá technologie: optické 2D vyhodnocení obrazového snímku.
• Kontrolovaný parametr: obsah množství barvy v obrazu.
• Spektrální rozsah vyhodnocených barev: cca 400 až 750 nm.
• Pracovní (snímací) rozsah: 50 až 100 mm / 90 až 150 mm / 210 až 270 mm.
• Použití senzor obrazu: CMOS maticový senzor s pevnou ohniskovou vzdáleností.
• Rozlišení snímaného / vyhodnocovaného obrazu: 200 x 240 x 3 pixelů.
• Forma snímání barvy: RGB pixely.
• Přisvícení snímaného místa: integrované 12 bílými LED.
• Typický snímací výkon a odezva:
  • CVS1 Easy: 91 snímků/s, odezva 0,6 až 22 ms
  • CVS2: 38 snímků/s, odezva 5 až 26 ms.
• Funkce vyhodnocení barvy:
  • CVS1 Easy: kontrola přítomnosti 1 zvolené barvy stylem ANO/NE z 8 nastavení v paměti.
  • CVS2: identifikace jednobarevných nebo dvoubarevných objektů  a třídění barev z 15 nastavených v paměti.
• HMI:
  • Integrovaný nebo externí barevný displej s 5 ovládacími tlačítky (pohyb v menu nastavení a učení).
  • Konfigurační software: CVS device software (CVS1 i CVS2), CVS2 Dataloader PC (jen CVS2).
• Elektrické rozhraní:
  • CVS1 Easy:
    • dvoustavové vstupy: 4x, volba uložené reference v paměti, taktování (trigger),
    • spínané výstupy: 1x tranzistorový PNP nebo NPN (detekce OK).
  • CVS2:
    • RS-232 TTL (datová komunikace s PC nebo zasílání čísla referenční barvy v paměti),
    • dvoustavové vstupy: 4x, volba uložené reference v paměti, taktování (trigger), učení (Teach-in),
    • spínané výstupy: 2x tranzistorový PNP nebo NPN (detekce OK nebo kód čísla ref. barvy v paměti).
• El. konektory:
  • HRS, 6-pin (externí přisvícení / externí monitor),
  • kabel 7 vývodů (CVS1) či 8 vývodů (CVS2) pro vstupy/výstupy a napájení.
• Napájení / spotřeba: 12 až 24 VDC / cca 200 mA.
• Rozměry: 95 mm x 42 mm x 34 mm.
• Hmotnost: cca 180 g.
• Krytí: IP67.
• Provozní teplota: 0 až 40 °C.
• Materiál pouzdra: ABS, akrylové sklo, polykarbonát.

Závěr

Snímače Sick CVS1 Easy a CVS2 představují základní i rozšířený režim detekování barvy pro automatické průmyslové aplikace, hlavně pro systémy s přepravou produktů po dopravnících různého typu. Cena u základního typu se pohybuje oblasti cca 20 tisíc Kč bez DPH (záleží na konkrétním typu) a verze CVS2 je jen cca o 2 tisíce Kč dražší.

Odkazy:

• Stránky českého zastoupení společnosti Sick -  http://www.sick.cz