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視覺系統偵測到木料堆疊機的木條有瑕疵

AMS Solutions laser inspection

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AMS Solutions 開發的機器視覺檢測系統可以偵測出可能會卡住鋸木廠木料堆疊設備的木料分隔條。此視覺系統使用康耐視 In-Sight 視覺工具控管木料處理生產線上的品質,還使用康耐視 VisionView 軟體來顯示和檢閱檢測結果。該系統可確保機械式木料堆疊機的作業不會間斷。

鋸木廠木料堆疊

在鋸木廠將木材產品切成固定大小後,便會加以堆疊包裝,再送往窯中以指定溫度加熱木料來烘乾,去除濕氣與任何蟲害。木料是分層堆疊,並以稱為木條的小木板分隔每一層,這是在窯內進行乾燥的過程中,專門用來保持間距的特殊木製品。根據特定的工廠需求,木條可能會有許多不同尺寸,但通常是 4 至 5 英尺 (122-152 公分) 長、1.5 至 2.5 英寸 (3.8-6.4 公分) 寬和 0.75 英寸 (1.9 公分) 厚。 木條會不斷在鋸木廠、乾燥窯及刨木廠循環使用,而且可能在重複使用許多次後才需要替換。

自動放置木條

在開發出木條自動放置系統之前,都是在堆疊包裝時以人工在每一層放置木條,並視需要丟棄破損的木條。使用木條自動放置系統,可依照包裝長度將木條裝入貯存區,並自動落在要求的位置。使用向上推料系統自動重新裝填這些貯存區,同時利用分流器將木條派送至貯存區。向上推料系統的送料方法是,先透過排整系統讓木條整齊劃一,再利用鉸鏈輸送,讓木條各自放在突柱形成的空間,直到移交給鏈式向上推料系統。在鏈式系統有突柱的區段輸送時,可以視需要檢測和剔除木條。

機械式木料堆疊作業使用的自動化木條放置機需要偵測出可能會卡住堆疊機的木條。系統必須可靠地剔除已破損或尺寸和機器不符的木條,才能維持作業不間斷。目前有多種方法可用來偵測這些有瑕疵的木條。一些舊系統依賴人工檢測,以在木條進入機器之前予以剔除。人工系統不但成本高昂,還存有安全考量,而且完全不如自動化系統可靠。其他系統則使用一系列「光電鏡頭」在幾個位置自動測量木條特徵。但因為收集的資訊有限,所以並不是可靠的瑕疵偵測系統。

成型掃描選項

提供的一項問題解決方案是利用直線掃描技術偵測有瑕疵的木條。一般的配置是在有突柱的輸送帶上,於木條周圍放置多個掃描器。每個掃描器都會擷取一部分木條的 3D 影像,然後在電腦上結合多個影像,提供整根木條的 3D 輪廓。這種方法的成本可輕易使用記錄和廣泛最佳化工具應用來驗證,但用於木條檢測時不具成本效益。成本高昂,大部分鋸木廠都選擇改用效率較低的木材檢測方法。

選擇視覺系統

AMS Solutions 副總裁 Richard Vetter 表示:「一般而言,現今的視覺系統可分成兩種:電腦與功能完備的智慧型攝影機視覺系統。因為視覺系統通常較容易設定、驗證及維護,所以我們決定加以採用」。因為是固態的智慧型攝影機視覺系統,所以本質上會比 Microsoft® Windows® 替代系統提供更穩定的平台。可加以設定而不是可撰寫程式的智慧型攝影機視覺系統,也更容易適應未來的變更。

此計畫成形後,AMS Solutions 開發的 IdealSTICK 機器視覺檢測系統便能以具成本效益的方式和高達 300 LPM 的速率,評估整根木條的幾何瑕疵。IdealSTICK 系統已成功部署在數個位置。

Vetter 表示:「我們選擇康耐視 In-Sight 視覺系統的原因是,其提供的 1600 x 1200 像素解析度足以檢測整根木條的上表面,準確度約可達 0.050 英寸 (1.3 公釐),還有其高速處理器可在時間限制內輕鬆完成檢測作業。我們也欣賞其耐用度,包括堅固耐用的鋁製壓鑄機殼、密封式 M12 接頭以及提供 IP67 與 IP68 等級之防塵與防潮功能的防護鏡蓋」。

視覺系統運作

在康耐視 In-Sight 平台上採用一系列雷射與位面檢視影像分析,IdealSTICK 因而能夠評估木條的厚度、寬度、長度、曲度、彎處、扭曲度、破損情況及整體形狀。只要以所需的尺寸擷取木條影像,即可校正 IdealSTICK 系統。作業人員可停止輸送帶,將這根「理想」的木條放在視覺系統的檢視位置,然後按下校正按鈕。從此刻起,視覺系統會將每根木條與用來校正的木條相比較,然後將尺寸與理想木條差異過大的木條剔除。視覺系統程式是使用康耐視 In-Sight Explorer Spreadsheet 介面來開發。只需將視覺工具拖放到矩陣中,此介面便能夠撰寫視覺應用的程式,完全不必撰寫任何程式碼。

當光電鏡頭偵測到木條位在攝影機下方的位置時,便會觸發攝影機拍攝圖像。AMS 程式設計師可使用康耐視程式設計軟體提供的視覺工具,分析木條和產生通過/失敗結果。安裝在掃描器支架且執行康耐視 VisionView® 軟體的工業用觸控螢幕電腦,可用來即時顯示包含所檢測木條圖像的分析結果。VisionView 軟體可用來建立動態的即時使用者介面,不只可用來監視目前要分析的木條,也可以檢閱先前剔除的木條。此檢閱機制可讓作業人員輕易看出系統為何剔除先前檢測的木條。

Vetter 做出以下結論:「首個 IdealSTICK 系統的執行情況非常良好。客戶十分滿意此檢測系統,而我們預期將有越來越多鋸木廠瞭解採用機器視覺檢測木條的優點,包括相對低的成本、正確性高,而且能夠在鋸木廠環境穩定運作」。

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