ПЛК и машинное зрение

[SokolKatya]

Уважаемые специалисты, нужен ваш совет и направление!

Есть учебный стенд с камерой и ПК в качестве устройства анализа и обработки изображения, есть программа распознавания изображения и подачи управляющего сигнала на сервопривод через плату ардуино.
Вопрос в следующем:
Что нужно сделать, чтобы организовать связь ПЛК (ОВЕН к примеру) и камеры в том смысле, чтобы управляющее воздействие на сервопривод отправлял ПЛК в зависимости от сигнала с камеры (сама программа распознает изображения в соответствии с заданным шаблоном в режиме реального времени).

[Borjomy_1]

Надо выяснить, какие интерфейсы доступны у ОВЕНа. Например Serial ModBus. Если он есть, то в ПЛК выделяются необходимые ячейки и пишется управляющая программа (например, если определенный бит установлен, то выдать на дискретный выход 1), а компьютер по RS-232 (или RS-485, но с преобразователем типа ICPCON I-7520AR) обновляет эти ячейки. Драйвер обмена по последовательному порту в Labview встроенный - VISA. Что касается поддержки ModBus, то есть несколько вариантов - штатный (через I/O Server), либо через отдельные библиотеки (есть несколько вариантов и бесплатные и открытые).

[SokolKatya]

А если из этой цепочке заменить ПК на камеру со встроенным контроллером (который, соответственно, будет отвечать за сопоставления объектов с эталоном)?

[AndreyDmitriev]

А если из этой цепочке заменить ПК на камеру со встроенным контроллером (который, соответственно, будет отвечать за сопоставления объектов с эталоном)?

Обычно так и делают - используют так называемую Smart Камеру.
Вот, к примеру:
https://www.br-automation.com/ru/produk ... oe-zrenie/
(Это не реклама, просто я сейчас с оборудованием B&R работаю, так уж получилось).
Удобство в том, что камера легко интегрируется с ПЛК, поскольку навешивается прямо на полевую шину.
У NI тоже такие камеры есть https://www.ni.com/ru-ru/shop/hardware/ ... amera.html
Из тех, с чем я работал - Cognex (https://www.cognex.com/ru-ru/products/m ... on-systems)
Лёгкость или сложность интеграции зависит от протоколов, поддерживаемых камерой и ПЛК.
Минус в совершенно недетской стоимости этих игрушек и как правило довольно слабом процессоре (хотя для большинства задач хватает).
А так можно тот же Raspberry PI в качестве контроллера использовать, но количество программной возни возрастёт на порядок.

[SokolKatya]

То есть в сухом остатке остается промышленная камера, интерфейсный кабель, кабели питания и контроллер? Контроллер в свою очередь так же связан с исполнительным механизмом?

[Borjomy_1]

А если из этой цепочке заменить ПК на камеру со встроенным контроллером (который, соответственно, будет отвечать за сопоставления объектов с эталоном)?

Обычно так и делают - используют так называемую Smart Камеру.
Вот, к примеру:
https://www.br-automation.com/ru/produk ... oe-zrenie/
(Это не реклама, просто я сейчас с оборудованием B&R работаю, так уж получилось).
Удобство в том, что камера легко интегрируется с ПЛК, поскольку навешивается прямо на полевую шину.
У NI тоже такие камеры есть https://www.ni.com/ru-ru/shop/hardware/ ... amera.html
Из тех, с чем я работал - Cognex (https://www.cognex.com/ru-ru/products/m ... on-systems)
Лёгкость или сложность интеграции зависит от протоколов, поддерживаемых камерой и ПЛК.
Минус в совершенно недетской стоимости этих игрушек и как правило довольно слабом процессоре (хотя для большинства задач хватает).
А так можно тот же Raspberry PI в качестве контроллера использовать, но количество программной возни возрастёт на порядок.

Все-бы хорошо, только характеристики Smart Камер не бьются.
Мы используем сейчас Basler. Конкретно Basler a2A1920-51gcPRO. В плюсах - широкий динамический диапазон, PoE, Gig Evision, Full HD, Частота кадров до 100/с, интеграция с NI-IMAQdx (можно работать через NI-MAX), относительно невысокая стоимость. Из минусов - требует теплоотвода.

То есть в сухом остатке остается промышленная камера, интерфейсный кабель, кабели питания и контроллер? Контроллер в свою очередь так же связан с исполнительным механизмом?

Ну не забывайте систему крепления камеры (ее охлаждения/нагрева и очистки объектива - для грязных производств и открытых площадок), компьютер, на котором будет крутиться машинное зрение, или мощный контроллер, по-хорошему, должна быть система архивации и ведения журнала событий (категорически необходимая вещь в реальной эксплуатации, потому что всегда что-то пойдет не так и журналы и архивы позволяют быстро разбираться в инцидентах). Необходима также система визуализации работы, т.е монитор у оператора и соответствующая программа. Блоки питания камеры, контроллера и пр, свичи. Для связи с исполнительным механизмом необходима поддержка протоколов АСУТП (и аппаратная и программная)
Это если по-взрослому.

[SokolKatya]

То есть в сухом остатке остается промышленная камера, интерфейсный кабель, кабели питания и контроллер? Контроллер в свою очередь так же связан с исполнительным механизмом?

Ну не забывайте систему крепления камеры (ее охлаждения/нагрева и очистки объектива - для грязных производств и открытых площадок), компьютер, на котором будет крутиться машинное зрение, или мощный контроллер, по-хорошему, должна быть система архивации и ведения журнала событий (категорически необходимая вещь в реальной эксплуатации, потому что всегда что-то пойдет не так и журналы и архивы позволяют быстро разбираться в инцидентах). Необходима также система визуализации работы, т.е монитор у оператора и соответствующая программа. Блоки питания камеры, контроллера и пр, свичи. Для связи с исполнительным механизмом необходима поддержка протоколов АСУТП (и аппаратная и программная)
Это если по-взрослому.

Прошу прощения, я немного запуталась, можно мне на уровне детства):
1. Система визуализации физически соединяется с камерой (при ее наличии, возможно ли сделать интерфейс оператора в CODESYS или trace mode)?
2. Контроллер имеется ввиду всего тех.процесса или у камеры идет отдельный контроллер, который в свою очередь спрягается с контроллером системы? Или где-то стоит компьютер с монитором и оформленным интерфейсом (кнопки, экран и прочее), который производит основную работу по анализу и обработке изображения. Тогда, когда происходит момент сопоставления объекта с эталоном и если объект совпадает, какой сигнал должен уйти на контроллер, чтобы он отправил команду исполнительному механизму?

Например Serial ModBus. Если он есть, то в ПЛК выделяются необходимые ячейки и пишется управляющая программа (например, если определенный бит установлен, то выдать на дискретный выход 1), а компьютер по RS-232 (или RS-485, но с преобразователем типа ICPCON I-7520AR) обновляет эти ячейки. Драйвер обмена по последовательному порту в Labview встроенный - VISA. Что касается поддержки ModBus, то есть несколько вариантов - штатный (через I/O Server), либо через отдельные библиотеки (есть несколько вариантов и бесплатные и открытые).

1.Тут Вы имеете ввиду, что компьютер и ПЛК связаны через преобразователь, и что значит "обновляет ячейки" ? Божечки, а мне ведь всего лишь надо чтобы рычажок вправо/влево повернулся в зависимости о того, что видит камера, и чтобы сигнал поворота был передан с контроллера (думаю простенький журнал событий я смогу наколдовать).

[AndreyDmitriev]

а мне ведь всего лишь надо чтобы рычажок вправо/влево повернулся в зависимости о того, что видит камера

При такой постановке задачи вам будет достаточно смарт камеры вообще без ПЛК. У практически любой промышленной камеры есть некоторое количество входов/выходов. Ну вот к примеру:

Эта штука самодостаточна - у неё внутри компьютер, на котором крутится машинное зрение. Если вам надо журнал событий сделать, то и это можно реализовать прямо внутри камеры, а забирать его, скажем, через FTР, для этого у камеры сетевой интерфейс есть.

[SokolKatya]

а мне ведь всего лишь надо чтобы рычажок вправо/влево повернулся в зависимости о того, что видит камера

При такой постановке задачи вам будет достаточно смарт камеры вообще без ПЛК. У практически любой промышленной камеры есть некоторое количество входов/выходов. Ну вот к примеру:

Эта штука самодостаточна - у неё внутри компьютер, на котором крутится машинное зрение. Если вам надо журнал событий сделать, то и это можно реализовать прямо внутри камеры, а забирать его, скажем, через FTР, для этого у камеры сетевой интерфейс есть.

Это все замечательно, но преподаватель требует именно демонстрацию связи камеры, ОВЕНа, и этот сигнал на толкатель

[AndreyDmitriev]

преподаватель требует именно демонстрацию связи камеры, ОВЕНа, и этот сигнал на толкатель

Ну как вы понимаете, ничто не мешает завести дискретные входы/выходы камеры на выходы/входы ПЛК, либо связать их через Modbus TCP.
Если это учебный проект, то преподаватель должен предоставить какое-то оборудование, не?
Если вы придёте к нему с требованием купить камеру за три с половиной тысячи евро, он вам её так вот запросто организует?

[Borjomy_1]

Для учебного проекта надо копать в сторону либо Web-камеры, либо стандартной камеры видеонаблюдения с PoE. Подключать ее либо к компьютеру или ноутбуку. Для связи с ОВЕН использовать преобразователь USB-RS-232(485). Таким образом система радикально упрощается и удешевляется. Из сложностей: надо подружить камеру с LabView и подружить преобразователь с компьютером. Если камера имеет дискретные выходы, то и нет необходимости в цифровой связи с ОВЕНом.

[Borjomy_1]

1. Система визуализации физически соединяется с камерой (при ее наличии, возможно ли сделать интерфейс оператора в CODESYS или trace mode)?

Теоретически на визуализацию передается не только изображение с камеры, но и рабочая информация: выделенные зоны, выделенный объект, вероятность совпадения (например), состояние работы комплекса, настройки, диагностика и прочее. Это все на ваш откуп, что вы хотите показать оператору, что ему будет полезно.

2. Контроллер имеется ввиду всего тех.процесса или у камеры идет отдельный контроллер, который в свою очередь спрягается с контроллером системы? Или где-то стоит компьютер с монитором и оформленным интерфейсом (кнопки, экран и прочее), который производит основную работу по анализу и обработке изображения. Тогда, когда происходит момент сопоставления объекта с эталоном и если объект совпадает, какой сигнал должен уйти на контроллер, чтобы он отправил команду исполнительному механизму?

Обычная камера видеонаблюдения умеет только сжимать изображение для передачи, ну еще выделять зоны интереса, определять движение и прочие вещи, необходимые для видеонаблюдения. У вас другие немного задачи и все эти допы, по большому счету бесполезны. Обычно: где-то стоит компьютер с монитором и оформленным интерфейсом (кнопки, экран и прочее), который производит основную работу по анализу и обработке изображения. Он может быть и без монитора, тогда у оператора должна стоять рабочая станция (компьютер+монитор), куда передается информация для визуализации (п.1). В простом случае эти две задачи совмещены в одном компьютере. Просто в реально жизни контроллер должен жить в специально предназначенном для этого помещении и не зависеть от того, что происходит в операторской.
Для того, чтобы говорить о том, какой сигнал должен уйти, необходимо знать, какой конкретно исполнительный механизм используется. Но исходно это логический сигнал (0/1)

1.Тут Вы имеете ввиду, что компьютер и ПЛК связаны через преобразователь, и что значит "обновляет ячейки" ? Божечки, а мне ведь всего лишь надо чтобы рычажок вправо/влево повернулся в зависимости о того, что видит камера, и чтобы сигнал поворота был передан с контроллера (думаю простенький журнал событий я смогу наколдовать).

По идее, в ОВЕН крутится MODbus Slave (это набор банков памяти: 2 банка по 65536 ячеек типа Word, один только для чтения снаружи, другой для чтения и записи и 2 банка по 65536 ячеек типа Bool, также один для чтения и один для чтения/записи) На какие-то из этих ячеек назначено соответствие с дискретными выходами на контактах ОВЕНа. Т.е записываете в соответствующую ячейку 1, на соответствующем выходе появляется напряжение. Если этот выход подключен к толкателю, то в этот момент толкатель выдвигается. Записываете 0 - толкатель убирается. Запись в ячейку - это передача некоторой строки по последовательному порту (через VISA) и прием ответа (контроль передачи). Это все организует библиотека работы с ModBus. Надо только указать в какой банк, по какому адресу и что писать.

[SokolKatya]

Ребята, благодарю за детальные объяснения и советы!

Теперь у меня возник другой вопрос, как можно в LabVIEW реализовать что-то вроде архивации (например, когда система не совпадений между объектом и эталоном и записала это в журнал событий) на самом простейшем уровне. Перебираю учебники и туториалы, но пока ничего дельного.

[Artem.spb]

Ребята, благодарю за детальные объяснения и советы!

Теперь у меня возник другой вопрос, как можно в LabVIEW реализовать что-то вроде архивации (например, когда система не совпадений между объектом и эталоном и записала это в журнал событий) на самом простейшем уровне. Перебираю учебники и туториалы, но пока ничего дельного.

самый простейший уровень - текстовый файл "в столбик".
Дальше можно бинарный файл сочинить.
Возможно, tdms подойдёт.
Следующий уровень - база данных