Vision Sensor nguyên lý hoạt động, đặc điểm và ứng dụng

22-10-2020

Cảm biến hình ảnh ( Vision Sensor)

Cảm biến hình ảnh ( Vision Sensor) là một thiết bị được sử dụng trong các khâu kiểm tra, nhận dạng, hiệu chỉnh, đo đạc, phân loại, phát hiện lỗi, … Trong tự động hóa nhà máy, cảm biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều công đoạn để thu thập các thông tin về trạng thái, quá trình hoạt động và đưa ra các tín hiệu cho các thiết bị khác trong hệ thống. Cảm biến hình ảnh với các tính năng ưu việt, linh hoạt ngày càng được ứng dụng rộng rãi và trở thành công cụ kiểm soát chất lượng hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hình ảnh

Cảm biến hình ảnh có vai trò như “con mắt” của hệ thống điều khiển. Cảm biến thu thập, phân tích dữ liệu qua hình ảnh rộng, từ dữ liệu ảnh thu thập được cảm biến này phần tích để đưa ra tín hiệu điều khiển ở đầu ra.

Quá trình này gồm 3 giai đoạn:

Thu thập: camera chụp ảnh đối tượng.
Phân tích: Ảnh được lưu tại bộ nhớ, sau đó thực hiện xử lý, phân tích, so sánh với các thông số đặt trước.
Đưa ra kết quả: Căn cứ vào những dữ liệu thu thập, phân tích, cũng như tham số đặt trước cảm biến sẽ đưa ra kết quả ở đầu ra.

Cảm biến hình ảnh có thể dễ dàng kết nối và trao đổi dữ liệu với các hệ thống thiết bị khác của nhà máy để hiển thị kết quả và kích hoạt các công đoạn tiếp theo của quá trình tự động hóa.

Đặc điểm của cảm biến hình ảnh

Cảm biến hình ảnh so với mắt người

Việc xử lý hình cảnh gần giống với quá trình xử lý ảnh của mắt người, tuy nhiên có 1 vài khác biệt cơ bản: Trong khi mắt người có khả năng phân tích và xử lý rất nhanh những chi tiết phức tạp thì cảm biến hình ảnh chỉ có thể nhận dạng được chi tiết một cách đơn giản hóa và thường nhận dạng những đối tượng có cấu trúc rõ ràng, hoạt động 1 cách lặp lại theo khuôn mẫu. Cảm biến hình ảnh khi hoạt động sẽ giảm độ phân giải của hình ảnh và thường làm việc trong dải màu xám ( gray scale) vì vậy yêu cầu hình ảnh của đối tượng phải có ánh sáng tốt, độ tương phản cao. Cảm biến hình ảnh hoạt động 1 cách đơn giản hóa hơn mắt người nhờ vậy nếu đảm bảo được điều kiện làm việc, nó có khả năng kiểm tra, kiểm định sản phẩm qua hình dạng vật lý ở tốc độ cao, hoạt động liên tục và độ chính xác luôn đảm bảo.

Ứng dụng của cảm biến hình ảnh

Việc phát triển các cảm biến sử dụng hình ảnh được tập trung theo 2 hướng chính. Thứ nhất tạo ra các theiets bị cảm biến hình ảnh – Vision Sensor bao gồm cả camera lẫn phần xử lý tín hiệu qua đó trở thành 1 thiết bị độc lập xử lý hình ảnh đầu vào, tín hiệu đầu ra và có thể sử dụng trong 1 số ứng dụng công nghiệp. Hướng phát triển thứ 2 đó là tích hợp vào các hế thống giám sát bằng máy tính, cảm biến sẽ được giao tiếp với máy tính qua "Frame Grabber card". Hệ thống này cho người sử dụng những phương án sử dụng hình ảnh của cảm biến kết hợp với khả năng xử lý của máy tính để giải quyết những ứng dụng phức tạp.

Việc tích hợp việc thu thập hình ảnh, xử lý và truyền thông, đưa ra tín hiệu chỉ sử dụng 1 thiết bị duy nhất là cảm biến hình ảnh với đầy đủ camera, bộ điều khiển, bộ xử lý. Đây là giải pháp cho rất nhiều các ứng dụng điều khiển, tự động hóa cho công nghiệp giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, phù hợp sử dụng cho các ứng dụng kiểm tra, kiểm định, giám sát…

Một vài ứng dụng thực tế