Системы веб-разработки на основе периферийных датчиков и машинного зрения: как выбрать подходящий тип.

Активная функция систем направляющих полотна позволяет промышленным предприятиям поддерживать объемы производства, сохраняя при этом качество продукции. Системы направляющих полотна обеспечивают правильное положение непрерывных материалов, таких как пленка, бумага, фольга, ткань или нетканые материалы, на протяжении всего производственного процесса. Системы направляющих полотна на основе датчиков края и машинного зрения представляют собой две наиболее широко используемые технологии направляющих полотна. Каждый метод имеет свои специфические преимущества, которые зависят от типа материала, потребностей применения и требований к точности. Производители могут выбрать оптимальное решение для направляющих полотна, понимая различные технологические аспекты обеих систем.

Что такое система веб-навигации с датчиком края?

Система направляющих полотна с датчиком края работает как автоматическая система управления выравниванием, которую компании используют для обработки материалов, поставляемых в рулонах непрерывного действия. Система определяет положение края материала и автоматически корректирует траекторию полотна до тех пор, пока не будет достигнуто правильное выравнивание в процессе производства. Компании, занимающиеся печатью, упаковкой и текстильным производством, используют эти системы, поскольку любое смещение полотна приводит к производственным отходам, простоям оборудования и ошибкам печати.

Как это работает

Система направляющей кромки полотна использует один или несколько датчиков, расположенных вблизи движущейся кромки материала. Эти датчики отслеживают положение кромки в реальном времени и посылают сигналы контроллеру. Если материал смещается влево или вправо, контроллер активирует исполнительный механизм, рулевую раму или направляющий ролик, чтобы вернуть полотно в правильное положение.

К распространенным сенсорным технологиям относятся:

• Ультразвуковой край датчик 
• Инфракрасный порт край датчик 
• Фотоэлектрические датчики
• Лазерные датчики
• Пневматические датчики

Основные компоненты

Компонент	Основная функция	Описание	Важность в системе
Датчик направляющей кромки	Определяет положение края полотна.	Контролирует положение одного или обоих краев движущегося материала с помощью ультразвуковых, инфракрасных, фотоэлектрических, лазерных или пневматических датчиков.	Основной чувствительный элемент, обеспечивающий получение данных о местоположении в реальном времени.
Контроллер направляющей	Обрабатывает сигналы датчиков	Получает данные о положении края, сравнивает их с целевым положением и вычисляет команды коррекции.	Выступает в роли "мозга" системы для точного контроля выравнивания.
Направляющий привод	Создает корректирующее движение	Использует электрическую, гидравлическую или пневматическую энергию для перемещения направляющей рамы или рулевого механизма.	Преобразует управляющие сигналы в физическое движение.
Направляющая рама / Рулевой механизм	Перенаправляет путь к материалу	Перемещает ролики или поворачивает траекторию движения полотна, чтобы вернуть материал в правильное положение.	Основной компонент механической коррекции
Направляющие ролики	Поддерживает перемещение веб-сайтов.	Обеспечивает транспортировку и стабилизацию материала, а также плавную регулировку рулевого управления.	Помогает поддерживать натяжение полотна и обеспечивает плавное движение.
Монтажные кронштейны / Опоры для датчиков	Удерживает компоненты в нужном положении.	Обеспечивает надежную установку датчиков, роликов и механических узлов.	Обеспечивает точность и долговечность системы.

Преимущества

• Высокая надежность стандартных материаловДатчики кромок, как правило, гарантируют надежную и точную работу направляющих для материала при условии наличия у них выраженных и однородных кромок.
• Экономичное решениеСистема периферийных датчиков, как правило, дешевле с точки зрения первоначальных инвестиций, поскольку она способна предложить реалистичное решение проблемы пользователя без излишних требований к функциональности.
• Малое время откликаПоскольку датчик очень быстро обнаруживает движение края, он корректирует направление, чтобы предотвратить слишком сильное отклонение материала.
• Простота установки и эксплуатацииСовременные системы направляющих очень просты в использовании, легко калибруются и удобны в применении, поэтому подходят как для небольших, так и для крупных новых проектов и проектов по модернизации.
• Сокращение отходов материалаВыравнивание материальных систем сводит к минимуму смещение при резке, ошибки совмещения, складки и брак.
• Низкие требования к обслуживанию: В отличие от системы веб-руководств, где лишь немногие компоненты интерпретируются как простые, система может быть построена на основе визуального восприятия.

Ограничения

• Зависит от четких краев материала.Если край полотна неровный, прозрачные пленки, перфорация или неоднородность, точность измерения может снизиться.
• Ограничено отслеживанием краев.В основном, более ранние системы датчиков края работали за счет реализации края полотна, так что обнаружение метки, рисунка или центральной линии, характерных для подложки печатного изделия, или печатных центральных линий, или печатных надписей, редко представляло собой простую задачу.
• Проблемы, возникающие при работе с прозрачными или отражающими подложками.Свойства материалов с высокой долей прозрачных или отражающих поверхностей могут не позволять некоторым конструкциям датчиков стабильно обнаруживать края.
• Менее подходит для сложных примененийs: Данный тип датчика не подходит для процессов, требующих точности совмещения при печати или многоточечного выравнивания, и рекомендуется перейти на решение на основе машинного зрения.
• Чувствительность к размещению датчикаНекачественная установка, пыль или вибрация могут ухудшить рабочие характеристики, если за ними не следить должным образом.

Что такое система веб-гидов на основе компьютерного зрения?

Система визуального управления полотном, определяемая как передовая форма технологии управления полотном , представляет собой автоматизированную систему, которая помогает контролировать позиционирование непрерывного полотна в процессе производства. В отличие от традиционных физических элементов, измеряющих длину полотна, промышленные камеры, системы освещения, различные технологии обработки изображений и алгоритмы выполняют функцию оперативного мониторинга полотна, поддерживая его положение вдоль траектории движения. Эти системы широко используются в полиграфии, упаковке, переработке, ламинировании, нанесении покрытий, производстве аккумуляторов, текстильной промышленности и других отраслях, где позиционирование полотна играет жизненно важную роль.

Как это работает

В системе визуального управления движением полотна промышленные камеры, управляющее освещение и программное обеспечение для обработки изображений контролируют положение таких материалов, как пленка, бумага, фольга, ткань или этикетки, относительно параметров и допусков ручной обработки. Камера непрерывно захватывает изображения полотна и анализирует опорные точки, такие как края, печатные метки, осевая линия, логотипы или узоры. Если система обнаруживает какое-либо движение или отклонение от целевого положения, контроллер немедленно отправляет сообщения на исполнительный механизм или систему управления рулевым управлением для автоматической регулировки положения роликов и полотна. Вся система работает в замкнутом контуре и в режиме реального времени, обеспечивая высокую точность управления, минимизируя отходы и гарантируя эффективное производство.

Основные компоненты

Компонент	Основная функция	Описание	Важность в системе
Промышленная камера	Делает снимки движущейся паутины	Непрерывно делает высокоскоростные снимки поверхности материала, кромок, отметок или узоров во время работы.	Датчик положения стержня, предоставляющий визуальные данные для контроля выравнивания.
Система освещения	Обеспечивает стабильное освещение	Использует светодиодное или специальное освещение для обеспечения четкого изображения независимо от условий окружающей среды.	Это крайне важно для четкости изображения, точности обнаружения и стабильной работы.
Процессор изображений / Контроллер машинного зрения	Анализирует полученные изображения	Обрабатывает изображения в режиме реального времени для идентификации краев, осевых линий, печатных меток, логотипов, отверстий или зон контраста.	Основное разведывательное подразделение, определяющее местоположение веб-сайта и необходимость его корректировки.
Контроллер движения	Генерирует команды коррекции.	Преобразует обработанные данные видеонаблюдения в точные управляющие сигналы для регулировки рулевого управления.	Обеспечивает быструю и точную реакцию системы.
Привод	Вызывает физическое движение	Использует электрическую, гидравлическую или пневматическую энергию для перемещения направляющих роликов или рулевых рам.	Преобразует электронные команды в механическую коррекцию.
Направляющая рама / Рулевой механизм	Перенаправляет веб-путь	Смещает или поворачивает ролики для возвращения материала в желаемое рабочее положение.	Основной механический компонент выравнивания
Линзовый узел / Оптическая система	Фокусировка на захвате изображения	Обеспечивает правильное фокусное расстояние, поле зрения и резкость для обнаружения цели.	Незаменим для точных визуальных измерений.
Монтажные кронштейны / Опоры для камер	Надежно фиксирует положение оборудования	Обеспечивает стабильное выравнивание камер, осветительных приборов и механических компонентов.	Предотвращает ошибки, вызванные вибрацией, и обеспечивает точность.

Преимущества

• Многоцелевой Tмучительный CспособностьСистемы машинного зрения, в отличие от традиционных датчиков краев, способны отслеживать края, метки печати, узоры, осевые линии или другие визуальные ориентиры.
• Высокоточное выравниваниеСистемы машинного зрения способны с легкостью справляться с задачами, требующими высокой точности, жестких допусков и повторяемости позиционирования.
• Идеально подходит для печатной продукции.В случае печатной упаковки, этикеток, декоративных пленок и материалов с узорами, вы можете использовать метки совмещения или графические изображения в качестве ориентира, а не полагаться исключительно на край материала.
• Улучшенная обработка сложных материаловМатериалы, с которыми сложно работать, такие как прозрачные пленки, перфорированные полотна, неровные края или материалы с неоднородной поверхностью, легче обрабатывать с помощью фототехники.
• Гибкая переналадкаОператоры могут осуществлять переналадку оборудования с использованием эталонных образцов или изделий посредством настроек программного обеспечения без необходимости существенных изменений в аппаратной части системы.
• Интеграция данных и интеллектуальной автоматизацииДиагностика многих систем включает в себя хранение изображений, анализ производственных процессов и взаимодействие с программным обеспечением автоматизации производства.

Ограничения

• Более высокая начальная стоимостьЭти системы зачастую стоят значительно дороже, чем системы на основе периферийных датчиков, из-за стоимости камеры, процессора, освещения и программного обеспечения.
• Более сложная настройкаДля настройки системы требуется больше опыта из-за размещения камер и регулировки освещения, а также целевого обучения и настройки программного обеспечения.
• Чувствителен к условиям освещенияПыль, тени, блики, отражения или изменяющееся окружающее освещение могут снизить качество изображения, если освещение не контролируется должным образом.
• Повышенная потребность в техническом обслуживанииs: В рамках технического обслуживания линз будет периодически проводиться калибровка осветительных приборов и настроек программного обеспечения.
• Обработка требованийВ зависимости от скорости процессора и качества камеры, производительность системы может снижаться на высоких скоростях или при работе с ресурсоемкими приложениями.

Основные различия между системами веб-навигации на основе периферийных датчиков и системами навигации на основе машинного зрения.

Коэффициент сравнения	Система веб-навигации с датчиком края	Система веб-гидов на основе визуального восприятия
Метод обнаружения	Использует ультразвуковые, инфракрасные, фотоэлектрические, лазерные или пневматические датчики для определения положения края полотна.	Использует промышленные камеры, освещение и программное обеспечение для обработки изображений для определения положения полотна.
Основная цель слежения	Отслеживает один или оба края материала.	Отслеживает края, осевые линии, печатные метки, логотипы, узоры, отверстия и зоны контраста.
Уровень точности	Высокий уровень для стандартных задач направляющих кромок.	Очень высокий показатель для сложных задач выравнивания и совмещения.
Наилучшие типы материалов	Лучше всего подходит для материалов с четкими, стабильными и однородными краями.	Идеально подходит для печатных, прозрачных, светоотражающих, перфорированных, узорчатых или неровных материалов.
скорость реакции	Очень быстрая прямая реакция датчика.	Быстрый отклик в реальном времени в зависимости от скорости процессора и настроек камеры.
Гибкость	В основном ограничивается позиционированием по краю.	Высокая гибкость благодаря возможности выбора нескольких направляющих точек.
Сложность настройки	Проще в установке и калибровке	Более сложный процесс; требует выравнивания камеры, настройки освещения и программного обеспечения.
Начальная стоимость	Более низкие затраты на покупку и установку	Более высокая цена обусловлена ​​камерами, контроллерами, освещением и программным обеспечением.
Смена продукции	Может потребоваться ручное изменение положения или регулировка датчика.	Более быстрая цифровая смена режимов работы благодаря сохраненным рецептам или настройкам программного обеспечения.
Данные и  Интеграция автоматизации	Базовая интеграция управления	Расширенная диагностика, обработка изображений, аналитика и возможности подключения к «умному» производству.

Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе между системами навигации по веб-сайтам на основе машинного зрения и системами навигации по периферии сети с использованием датчиков.s

Выбор между системами управления полотном на основе машинного зрения и системами с датчиками на краю полотна — важное решение для производителей, работающих с непрерывными материалами. Правильный выбор зависит от производственной среды и операционных целей.

1. Тип материала и характеристики поверхности

В первую очередь, выберите обрабатываемый материал. Для материалов с чистыми и ровными краями система с датчиком края обычно хорошо работает и позволяет сэкономить средства. Бумага, пленка с покрытием, фольга и другие чистые рулонные материалы могут прекрасно направляться с помощью датчика края. С другой стороны, система на основе машинного зрения может работать лучше, если материал полупрозрачный, покрыт светоотражающим материалом, имеет перфорации, неровные края или, что хуже всего, непредсказуемые края. Технологии камер могут обрабатывать множество визуальных сигналов, помимо края, что делает эту технологию пригодной для обработки сложных материалов, которые не поддаются обработке обычными датчиками.

2. Основные требования к точности

Необходимая точность направляющей ленты — еще один важный фактор. Для простых операций по резке, перемотке, нанесению покрытий или ламинированию системы с датчиками на кромке обеспечивают достаточную точность. Когда производство требует точных допусков, идеальной совмещения печати или точного отслеживания осевой линии, система на основе машинного зрения, несомненно, может обеспечить больший контроль. Такие высокие показатели точности требуются в различных отраслях, таких как гибкая упаковка, печать этикеток, электронные материалы и производство аккумуляторов.

3. Тип необходимой эталонной мишени

Некоторые производственные процессы ориентированы только на отслеживание краев полотна, в то время как другие требуют контроля печатных меток, графики, логотипов, осевой линии или отверстий. Для отслеживания краев полотна лучше всего подходит система датчиков. В отличие от них, система машинного зрения более универсальна, поскольку может работать с различными типами эталонных объектов и следовать им. Это может быть особенно полезно в ситуациях, когда продукция изменчива и часто меняется, или если необходимо точно следовать печатным шаблонам.

4. Скорость производства и стабильность процесса.

Производственная линия поточного типа предполагает быстрое реагирование на проблемы и стабильное управление. При правильном выборе обе системы хорошо работают на высоких скоростях, но условия процесса также имеют значение. Системы зубчатых передач с датчиками на кромках очень быстро реагируют на мгновенные функциональные изменения и широко известны во многих стандартных областях применения благодаря своей надежной работе. Системы машинного зрения также могут использоваться на высокоскоростных линиях с современными системами управления. Однако крайне важно правильно подобрать их с учетом скорости линии, условий освещения и требований к обработке изображений.

5. Бюджет и общая стоимость владения

Однако для более простых задач затраты на системы периферийных датчиков относительно ниже. Расходы на установку и техническое обслуживание продукции этой категории ниже по сравнению с аналогами высокого класса, оснащенными камерами, освещением, программным обеспечением и более сложными контроллерами. Однако, если они позволяют сократить количество отходов, улучшить точность позиционирования, сократить время переналадки в производстве или стать преимуществом для премиум-продуктов, то решение будет оправдано долгосрочной окупаемостью инвестиций.

6. Требования к установке и техническому обслуживанию

Еще одним важным фактором должна быть простота внедрения. Системы с датчиками на краю полотна проще устанавливать и калибровать. Техническое обслуживание систем направляющих полотна в основном сводится к очистке и регулировке датчиков. Системы машинного зрения требуют контролируемого монтажа камер, управления освещением, очистки линз и настройки визуализации. Без современных технических ресурсов предприятия с ограниченными возможностями по поддержке сложных систем могут отдать предпочтение более простой системе на основе датчиков.

7. Частота переналадки и ассортимент продукции.

Предприятия, работающие с небольшим количеством стабильной продукции, могут оценить преимущества периферийных датчиков благодаря их простым механизмам. В процессе эксплуатации эти системы надежно работают на протяжении длительных производственных циклов. Производители, часто меняющие ассортимент продукции, выпускающие множество товаров с индивидуальным дизайном, получают выгоду от решений на основе машинного зрения. Большинство конфигураций можно корректировать в цифровом виде, что позволяет быстрее вносить изменения между заданиями и практически полностью исключить простои.

8. Цели автоматизации и интеграции данных

Цель этого современного завода — наладить взаимосвязь и предоставить возможности анализа данных для оптимизации работы. Системы машинного зрения могут обеспечивать диагностику, запись изображений, анализ процессов и работать в составе более крупной автоматизированной среды. Системы периферийных датчиков подключаются к системам управления процессами, но не могут предоставлять сложные структуры данных. Если интеллектуальное производство является одним из долгосрочных планов, то технологии машинного зрения лучше всего расширять в соответствии с вашими долгосрочными планами.

9. Условия окружающей среды

Пыль, вибрация, влага, блики и неравномерное освещение могут влиять на производительность системы. В некоторых случаях, в зависимости от типа используемого датчика, эти датчики, как правило, достаточно надежны в суровых промышленных условиях. Системы визуального управления движением полотна могут потребовать защитных корпусов, стабильного освещения и более точных настроек технического обслуживания при работе в сложных условиях. Поэтому крайне важно учитывать фактические условия эксплуатации, прежде чем принимать окончательное решение.

Резюме

Для стандартных задач, требующих надежного и экономичного отслеживания краев , система направляющих полотна с датчиками края является лучшим вариантом.

Для сложных линий, требующих гибкости, обнаружения сложных целей и высочайшей точности , системы визуального наведения полотна часто обеспечивают большую эффективность.

Заключение

Системы управления полотном, основанные на машинном зрении и датчиках края, являются ключевыми элементами управления материальным полотном в промышленности. Выбор подходящего варианта зависит от характеристик вашего материала, требований к точности, целей автоматизации и бюджета. С ростом производственных объемов правильная технология управления полотном может значительно повысить производительность, сократить количество отходов и улучшить качество продукции. В стандартных системах управления полотном с датчиками края может быть достаточно более простой системы с датчиками края для экономически целесообразных решений.