*מאמר זה לקוח מאתר Teledyne
בעולמות ה־Machine Vision התעשייתיים, לא תמיד מספיק לראות כיצד אובייקט נראה. במקרים רבים, האתגר האמיתי הוא להבין ממה הוא עשוי, האם קיימת בו חריגה בהרכב החומר, האם יש בו זיהום שאינו נראה לעין, או האם ניתן למיין אותו במהירות גבוהה בלי לפגוע בדיוק הבדיקה.
בדיוק לאזורים אלה נכנסת טכנולוגיית Hyperspectral Imaging, המשלבת בין צילום תעשייתי לבין ניתוח ספקטרלי של חומרים. Teledyne DALSA הכריזה לאחרונה על Kaleido™, מצלמת SWIR Hyperspectral חדשה, המיועדת לבדיקות תעשייתיות מהירות בתחומים כמו מיון ומיחזור, בטיחות מזון, פארמה וניהול פסולת.
מעבר מתמונה רגילה לזיהוי חומרי
מצלמה תעשייתית רגילה בוחנת לרוב צורה, צבע, קונטרסט, פגמים גיאומטריים או מאפיינים ויזואליים אחרים. לעומת זאת, מצלמת Hyperspectral בוחנת את האופן שבו חומר מגיב לאור באורכי גל שונים.
במקרה של Kaleido, מדובר בתחום SWIR, כלומר Short-Wave Infrared. תחום זה מאפשר לזהות הבדלים חומריים שאינם נראים לעין האנושית ולעיתים גם לא ניתנים לזיהוי אמין באמצעות מצלמות RGB רגילות. עבור מערכות מיון ובקרה תעשייתיות, המשמעות היא יכולת להבחין בין חומרים שנראים דומים מאוד מבחוץ, אך שונים בהרכבם הפנימי או הכימי.
כך ניתן, לדוגמה, להבדיל בין סוגי פלסטיק שונים בתהליכי מיחזור, לזהות מזהמים בתעשיית המזון, לבדוק אחידות חומרית בתעשיית הפארמה, או לשפר תהליכי מיון בפסי ייצור שבהם נדרש שילוב בין מהירות גבוהה ורמת ודאות גבוהה.
ביצועים גבוהים לקווי ייצור מהירים
אחד החסמים המרכזיים בשילוב מערכות Hyperspectral בתעשייה היה עד היום השילוב בין ביצועים, מורכבות ועלות מערכת. מערכות כאלה דורשות בדרך כלל אינטגרציה מדויקת בין חיישן, ספקטרוגרף, תאורה, ממשק תקשורת ואלגוריתמיקה.
Kaleido פותחה כמערכת אינטגרטיבית מלאה של Teledyne, הכוללת את החיישן, הספקטרוגרף והממשק בתוך פתרון אחד. המצלמה מציעה רזולוציה מרחבית של עד 1,280 פיקסלים וקצב קו של מעל 2.3kHz, נתון המאפשר בדיקה של נפחי חומר גדולים בזמן קצר, תוך שמירה על מידע ספקטרלי איכותי.
היכולת הזו חשובה במיוחד בקווי מיון ומפעלים שבהם החומר נע במהירות גבוהה על מסוע. במקום להאט את התהליך כדי לאפשר בדיקה מדויקת, ניתן לשלב יכולת זיהוי חומרית כחלק מתהליך הייצור או המיון עצמו.
כיול יציב ופישוט האינטגרציה
מעבר לביצועים האופטיים, Kaleido תוכננה כדי להפחית את מורכבות ההטמעה עבור בוני מכונות ואינטגרטורים. המצלמה כוללת בחירת תחומים ספקטרליים מובנית ותיקון אברציות מבוסס ספקטרוגרף, במטרה לשמור על כיול עקבי בין יחידות ובטווח טמפרטורות העבודה המלא.
במערכות תעשייתיות, יציבות הכיול היא מרכיב קריטי. שינוי קטן בתגובה הספקטרלית, בטמפרטורת העבודה או במערך האופטי עלול להשפיע על אמינות הזיהוי. לכן, פתרון שבו החיישן, האופטיקה והממשק מתוכננים כמערכת אחת יכול לקצר זמני אינטגרציה, להפחית סיכוני כיול ולסייע בהעברה מהירה יותר של המערכת מפיתוח לייצור.
בנוסף, Kaleido משלבת יכולות מוכרות ממשפחות מצלמות ה־Line Scan של Teledyne, ובהן Metadata Tagging ותמיכה במספר אזורי עניין, ROI. כך ניתן להעביר למערכת העיבוד רק את המידע הרלוונטי ביותר, לצמצם עומס נתונים ולייעל את תהליך הניתוח.
ממשק 10GigE ותאורת SWIR חסכונית
Kaleido עושה שימוש בממשק 10GigE ותואמת לתקני GigE Vision ו־GenICam, מה שמקל על שילובה בסביבות Machine Vision קיימות. התאימות לתקנים אלה חשובה במיוחד עבור אינטגרטורים ובוני מכונות, משום שהיא מאפשרת עבודה עם כלי תוכנה, תשתיות תקשורת וארכיטקטורות מערכת מוכרות.
החיישן של Kaleido מותאם לרספונסיביות גבוהה ולשמירה על איכות אות גם בתנאי תאורה נמוכים. תכונה זו מאפשרת שימוש בתאורת SWIR LED מודרנית וחסכונית יותר, ומסייעת בבניית מערכות יעילות מבחינת צריכת אנרגיה, תחזוקה ועלות כוללת.
יישומים תעשייתיים
- מיון ומיחזור – בתהליכי מיחזור, חומרים שונים עשויים להיראות כמעט זהים במצלמה רגילה. מצלמת SWIR Hyperspectral מאפשרת להבחין בין סוגי פלסטיק, טקסטיל או חומרים מורכבים לפי החתימה הספקטרלית שלהם, ולא רק לפי צבע או צורה. יכולת זו יכולה לשפר את איכות המיון ולהגדיל את ערך החומר הממוחזר.
- בטיחות מזון – בתעשיית המזון, זיהוי מזהמים, עצמים זרים או שינויים בהרכב החומר הוא אתגר משמעותי. שימוש ב־SWIR מאפשר לזהות מאפיינים שאינם נראים לעין, כגון הבדלי לחות, שאריות חומר או מזהמים מסוימים, ובכך לתמוך בבקרת איכות מהירה יותר על קווי ייצור.
- פארמה – בתעשיית התרופות, אחידות חומרית, זיהוי חריגות ובדיקת איכות הן דרישות קריטיות. טכנולוגיית Hyperspectral יכולה לסייע בבדיקת מוצרים, אבקות, טבליות או אריזות, תוך זיהוי הבדלים שאינם נראים בצילום רגיל.
- ניהול פסולת – בתהליכי ניהול פסולת תעשייתית ועירונית, שילוב זיהוי ספקטרלי מאפשר מיון מדויק יותר של חומרים, צמצום טעויות והגברת האוטומציה בקווי הפרדה.
פתרון Hyperspectral מעשי יותר לתעשייה
החשיבות של Kaleido אינה רק בכך שהיא מוסיפה עוד מצלמה לקטגוריית ה־SWIR, אלא בכך שהיא מבקשת להפוך את ה־Hyperspectral Imaging לפתרון נגיש, מהיר ומעשי יותר עבור מערכות תעשייתיות.
השילוב בין רזולוציה מרחבית גבוהה, קצב קו מהיר, ממשק 10GigE, כיול יציב ותכנון אינטגרטיבי מלא מאפשר לבוני מכונות ואינטגרטורים לשלב יכולות זיהוי חומרי מתקדמות בלי לבנות מערכת מורכבת מאפס.
עבור תעשיות שבהן איכות, בטיחות, מיון וחיסכון במשאבים הם חלק בלתי נפרד מהתהליך, מצלמות כמו Kaleido מסמנות מעבר חשוב: מבדיקת תמונה בלבד להבנה עמוקה יותר של החומר עצמו.
ASIO Vision, המתמחה ביישום מערכות ראייה ממוחשבת, אופטיקה ותאורה לתעשייה, מספקת בישראל פתרונות מתקדמים של Teledyne DALSA ומלווה לקוחות בתכנון, התאמה ואינטגרציה של מערכות Machine Vision ליישומים תעשייתיים מורכבים
