Zadavatel již dříve prověřil ostatní alternativní metody, jak požadované rozměry měřit. Jako první metoda se logicky nabízí použití rentgenového obrazu s bočním pohledem na trubičku. Jenže materiál trubičky je pro rentgen značně neprůhledný. Dále je možno použít měřicí mikroskop, který má kalibrovanou ostřicí stupnici a detekovat tak hloubku jednotlivých objektů uvnitř trubičky. Tato metoda je ale náročná na lidskou obsluhu a pro výrobní linku nepoužitelná.

Navrhli jsme nepřímou metodu měření, kdy při znalosti pozice bodových zdrojů světla vůči čelu trubičky můžeme měřit délku stínu vrženého drátkem a jednoduchým geometrickým výpočtem pak stanovit délku drátků.

Měření by pravděpodobně bylo realizovatelné i s běžným makroskopickým objektivem, ale vzhledem k velmi malým rozměrům měřených objektů je výhodné použít relativně levný telecentrický objektiv s malým průměrem vstupních čoček. Použití telecentrického objektivu nám zjednoduší geometrické výpočty.

Před výrobou finálního poloprovozního zařízení jsme sestavili pokusný přípravek, na kterém jsme ověřili použitelnost navržených principů. Osvětlovač v přípravku sestával z osmi bodových červených diod přímo spínaných jednotkou DataLab. Lze tak volit mezi difuzním světlem rovnoměrně pronikajícím do trubičky a směrovým světlem osvětlujícím scénu z jednoho z šesti možných směrů. Měřený výrobek pak již není nutno natáčet a může být vložen v libovolné pozici.

Již v návrhu zařízení bylo počítáno s faktem, že telecentrický objektiv má velmi malou hloubku ostrosti. Výrobce uvádí hloubku ostrosti 0.4 mm, nicméně vzhledem ke kvalitě obrazu z kamery DataCam je úbytek ostrosti obrazu pozorovatelný již od desetiny milimetru. Tato vlastnost je pro naši úlohu výhodná. Délku stínu musíme totiž měřit na nerovném granulovaném substrátu. Zde se nám hodí určitá ztráta ostrosti. I tak musel být navíc aplikován anisotropický šumový filtr, který výrazně snížil počet nepřesných detekcí okrajů stínů. Robustnost a spolehlivost algoritmu je nakonec zajištěna měřením stínů na několika místech, statistickým vyhodnocením dat a eliminacím měření s příliš velkými odchylkami.

Malá hloubka ostrosti je sice pro použitý princip měření výhodná, vyžaduje ale velmi precizní zaostření obrazu na čelní plochy drátků. Tedy i přípustná tolerance pozic čel drátků od okraje trubičky byla velice malá. I tento problém se podařilo velmi uspokojivě vyřešit. Kamera byla již umístěna na posuvných sáňkách a tak bylo snadné přidat atenuátor s krokovým motorem. Krokový motor je řízen prostřednictvím jednotky DataLab. Přesné zaostření na čela drátků je již snadné. Na začátku algoritmu je vždy detekována a segmentována plocha čel. V těchto plochách je pak vyhodnocováno spektrum amplitud Fourierovy transformace a ostřicí krokový motor je vždy nastaven na maximum amplitud zvoleného rozsahu prostorových frekvencí. Zaostření je neobyčejně přesné a mechanický rozsah atenuátoru navíc umožňuje značnou toleranci pozic čel drátků vůči okrajům trubiček i pozic výrobků během měření.

Poloprovozní přípravek poskytuje výborné výsledky měření a potvrzuje předpoklad, že použitý princip vizuální inspekce může nalézt uplatnění i v budoucím plně automatickém výrobním stroji.

Naše řešení problémů s přesností, a nakonec i s cenou zařízení, je postaveno na intenzivním využití metod matematické statistiky. Pro každou pozici mechanického posuvu snímací hlavice nečteme pouhý řez o šířce jednoho nebo několika obrazových bodů, ale snímáme obraz relativně rozsáhlého okolí na obě strany od aktuální pozice. Získáváme velké množství dat, které lze analyzovat a statisticky zpracovat. Takto dosahujeme vysoce subpixelové přesnosti měření profilů.

^{Dodavatel mechanické části přípravku:}

^{VPRO Šumperk, s. r. o.}

^{Žerotínova 83}

^{787 01 Šumperk}

^{http://www.vpro.cz}

^{Tel: +420 583224128, +420 583219078 Řešitel strojového vidění:}

^{Moravské přístroje a.s.}

^{Masarykova 1148}

^{763 02 Zlín - Malenovice}

^{http://www.moravinst.com http://www.mii.cz}

^{Tel: +420 577107171, +420 603498498}

^{Uživatel systému:}

^{výrobce komponent pro automobilový průmysl}