Trong một trạm camera kiểm lỗi, đèn quyết định lỗi có hiện ra trong ảnh hay không, còn camera và phần mềm chỉ xử lý cái đã hiện ra. Chọn đúng kiểu chiếu sáng cho đúng loại lỗi thường làm tỉ lệ phát hiện tăng rõ rệt mà không cần đổi mô hình AI; chọn sai thì huấn luyện mãi vẫn bỏ sót.
Bài này dành cho tổ kỹ thuật và QC đang dựng trạm thử, hoặc đang có một trạm chạy chập chờn lúc được lúc không. Nội dung đi theo nguyên lý quang học cơ bản mà người làm thị giác máy dùng hằng ngày, không gắn với hãng thiết bị nào. Các con số trong bài là ví dụ giả định để minh hoạ cách tính.
Năm kiểu chiếu sáng và loại lỗi mỗi kiểu làm lộ ra
Nguyên tắc chung: lỗi lộ ra khi nó làm thay đổi đường đi của ánh sáng khác với vùng xung quanh. Mỗi kiểu đèn khai thác một sự thay đổi khác nhau.
| Kiểu chiếu sáng | Cách bố trí | Làm lộ loại lỗi | Lưu ý |
|---|---|---|---|
| Đèn vòng chiếu thẳng | Đèn hình vòng quanh ống kính, chiếu cùng hướng nhìn | Màu sắc, có hay thiếu chi tiết trên bề mặt mờ | Bề mặt bóng sẽ phản chiếu thành đốm sáng chói |
| Đèn xiên góc thấp (trường tối) | Đèn đặt gần như song song với bề mặt, chiếu lướt qua | Trầy xước, vết lõm, gờ nổi, bụi trên bề mặt phẳng | Bề mặt phẳng hiện tối, vết xước bắt sáng thành vạch trắng |
| Đèn nền (chiếu từ phía sau) | Sản phẩm nằm giữa đèn và camera | Đường viền, kích thước, lỗ thủng, vật lạ trong chai trong | Chỉ thấy hình bóng, không thấy lỗi trên mặt trước |
| Vòm khuếch tán | Đèn chiếu vào lòng một vòm trắng, ánh sáng dội đều mọi hướng | Lỗi trên bề mặt cong, bóng như lon kim loại, vỏ nhựa bóng | Làm mất các vết xước rất nông vì không còn bóng đổ |
| Đèn đồng trục | Ánh sáng đi qua tấm gương bán phần, chiếu cùng trục ống kính | Vết bẩn, vết in trên bề mặt phẳng phản quang như kính, kim loại đánh bóng | Cần bề mặt phẳng và vuông góc với camera |
Trong thực tế, một trạm có thể dùng hai kiểu đèn và chụp hai ảnh liên tiếp, ví dụ một ảnh đèn vòng để kiểm chi tiết, một ảnh đèn xiên để kiểm xước. Khi mới bắt đầu, hãy thử từng kiểu với cùng một bộ sản phẩm lỗi đã biết, chụp lại và so ảnh bằng mắt trước khi nghĩ tới phần mềm.
Thử đèn bằng một hộp sản phẩm lỗi đã biết
Cách nhanh nhất để chọn đèn là thử thực nghiệm. Không cần thiết bị đắt; một chiếc camera tạm, vài kiểu đèn mượn hoặc thuê, và một hộp sản phẩm đã được QC đánh dấu lỗi là đủ cho buổi thử đầu tiên.
- Gom một hộp mẫu gồm khoảng hai mươi chiếc đạt và hai mươi chiếc có lỗi đã biết, mỗi chiếc dán số thứ tự ở mặt không chụp. Ghi rõ chiếc nào lỗi gì, ở đâu.
- Dựng một khung tạm che kín bằng vải đen để loại ánh sáng ngoài. Ánh sáng cửa sổ thay đổi theo giờ là kẻ thù số một của trạm kiểm lỗi.
- Lần lượt thử từng kiểu đèn, mỗi kiểu chụp đủ bốn mươi chiếc ở cùng vị trí, cùng khoảng cách.
- Xem ảnh trên màn hình lớn cùng QC. Với mỗi kiểu đèn, đếm xem bao nhiêu chiếc lỗi mà mắt người nhìn ảnh nhận ra được lỗi. Nếu người nhìn ảnh không nhận ra, máy cũng khó nhận ra.
- Chọn kiểu đèn cho tỉ lệ nhìn thấy cao nhất, sau đó chỉnh góc, khoảng cách, độ sáng để vùng nền đồng đều nhất.
- Chụp lại ảnh cuối cùng, ghi thông số đèn và vị trí vào phiếu cấu hình trạm, đính kèm ảnh chụp toàn cảnh khung đèn.
Bước cuối nghe đơn giản nhưng hay bị bỏ. Sáu tháng sau, khi có người vô tình va lệch đèn hoặc thay bóng, phiếu cấu hình là thứ duy nhất giúp trạm trở lại đúng trạng thái mô hình đã được huấn luyện.
Tính độ phân giải: lỗi nhỏ nhất phải chiếm bao nhiêu điểm ảnh
Câu hỏi "camera bao nhiêu chấm là đủ" trả lời bằng phép tính đơn giản. Bạn cần hai con số: vùng nhìn, tức là kích thước khu vực camera phải bao quát, và kích thước lỗi nhỏ nhất cần phát hiện. Người làm thị giác máy thường muốn lỗi nhỏ nhất chiếm ít nhất vài điểm ảnh theo mỗi chiều, để phần mềm phân biệt được lỗi với nhiễu. Con số cụ thể tuỳ thuật toán và độ tương phản, nên hãy hỏi nhà cung cấp yêu cầu của phần mềm họ.
Ví dụ giả định: vùng nhìn rộng 200 milimét, lỗi nhỏ nhất là vết xước rộng 0,5 milimét, và phần mềm cần lỗi chiếm ít nhất 4 điểm ảnh. Mỗi điểm ảnh phải ứng với không quá 0,125 milimét, nên chiều rộng ảnh cần ít nhất 200 chia 0,125 bằng 1.600 điểm ảnh. Chọn camera có chiều ngang lớn hơn con số đó một chút để dư chỗ cho sản phẩm lệch vị trí.
Nếu phép tính ra số điểm ảnh quá lớn, có ba hướng: thu hẹp vùng nhìn bằng cách định vị sản phẩm chính xác hơn, dùng hai camera chia đôi vùng nhìn, hoặc với hàng chạy liên tục như vải và giấy thì dùng camera quét dòng, chụp từng dòng một khi vật liệu chạy qua. Bạn có thể nhờ chatbot kiểm lại phép tính bằng câu lệnh: "Vùng nhìn rộng 200 mm, cao 150 mm, lỗi nhỏ nhất 0,5 mm, cần 4 điểm ảnh trên lỗi. Tính độ phân giải tối thiểu theo hai chiều và giải thích từng bước." Phép tính này không có dữ liệu nhạy cảm, nhưng vẫn nên tự bấm máy tính lại một lần.
Chống nhoè khi sản phẩm đang chạy
Thời gian phơi sáng phải đủ ngắn. Khi băng tải chạy, sản phẩm di chuyển trong lúc cảm biến đang thu sáng. Ví dụ giả định: băng tải chạy 0,5 mét mỗi giây, thời gian phơi sáng một phần nghìn giây, sản phẩm đi được 0,5 milimét trong lúc chụp, gấp bốn lần kích thước một điểm ảnh ở ví dụ trên. Ảnh sẽ nhoè đúng cỡ vết xước cần tìm. Muốn nhoè dưới một điểm ảnh thì phải rút thời gian phơi sáng xuống vài phần mười nghìn giây.
Phơi sáng ngắn thì cần đèn mạnh hơn. Rút thời gian phơi sáng làm ảnh tối đi, nên trạm kiểm lỗi thường dùng đèn chớp đồng bộ với lúc chụp. Đèn chớp còn có lợi là đèn không phải sáng liên tục, ít nóng và bền hơn.
Ưu tiên camera chụp toàn khung cùng lúc. Camera điện thoại và nhiều camera giá rẻ đọc ảnh từng dòng từ trên xuống, sản phẩm đang chạy sẽ bị méo nghiêng. Camera công nghiệp loại chụp toàn khung cùng lúc tránh được hiện tượng này. Khi nghe báo giá, hỏi rõ loại màn trập.
Kích chụp bằng cảm biến, không chụp theo giờ. Cảm biến quang hoặc bộ mã hoá gắn trục băng tải báo đúng lúc sản phẩm vào giữa khung hình. Chụp theo nhịp thời gian cố định thì chỉ cần băng tải chậm lại một chút là sản phẩm lệch khỏi khung.
Vị trí đặt camera và những thứ hay làm hỏng ảnh
Ngoài đèn và độ phân giải, vị trí lắp đặt trong xưởng thật còn nhiều chi tiết nhỏ quyết định trạm có chạy ổn định qua các ca hay không. Những điểm dưới đây thường bị bỏ qua lúc lắp thử rồi gây rắc rối khi chạy thật:
- Rung từ băng tải và máy bên cạnh: giá đỡ camera nên bắt vào khung riêng hoặc nền nhà, không bắt chung khung băng tải nếu băng tải rung mạnh.
- Bụi và hơi dầu: ở xưởng gỗ, xưởng cơ khí, kính ống kính bám bụi sau vài ngày. Cần lịch lau kính trong phiếu bảo trì và nắp che khi không chạy.
- Nhiệt: đặt camera sát lò sấy hay máy ép nóng làm ảnh trôi màu và giảm tuổi thọ thiết bị.
- Ánh sáng ngoài: cửa cuốn mở buổi chiều, đèn trần mới thay, xe nâng bật đèn chạy qua. Che kín vùng chụp bằng tấm chắn tối màu là cách chắc nhất.
- Sản phẩm lệch vị trí: lắp thanh dẫn hướng hai bên băng tải để sản phẩm luôn đi qua cùng một làn.
- Chỗ cho người bảo trì: camera đặt quá cao hoặc khuất sau máy thì không ai lau kính, không ai kiểm dây.
Khi lắp, đặt tấm che và giá đỡ sao cho không che mất nút dừng khẩn cấp, không làm vướng lối đi, và không tháo bất kỳ tấm che an toàn nào của băng tải. Việc đấu điện cho đèn và cơ cấu loại hàng nên để thợ điện có chuyên môn làm.
Khi trạm đang chạy tốt bỗng bỏ sót: kiểm ánh sáng trước
Rất nhiều trường hợp trạm kiểm lỗi chạy tốt vài tháng rồi tự nhiên bỏ sót hoặc loại nhầm nhiều. Phản xạ đầu tiên của nhiều người là gọi nhà cung cấp để huấn luyện lại mô hình. Trước khi làm vậy, hãy kiểm những thứ vật lý: đèn có bóng nào yếu đi không, kính ống kính có bám bụi không, giá đỡ có bị va lệch không, có nguồn sáng mới nào lọt vào vùng chụp không, nguyên liệu lô mới có bóng hơn hay tối màu hơn không.
Một thói quen hữu ích là giữ một bộ mẫu chuẩn: vài chiếc đạt và vài chiếc lỗi điển hình, cất trong hộp kín. Đầu mỗi ca hoặc mỗi tuần, cho bộ mẫu này chạy qua trạm. Nếu máy không còn bắt được chiếc lỗi chuẩn mà trước đây vẫn bắt, bạn biết ngay trạm có vấn đề trước khi hàng lỗi lọt ra ngoài. So ảnh chụp bộ mẫu hôm nay với ảnh ngày nghiệm thu sẽ chỉ ra nhanh độ sáng hay độ nét đã thay đổi.
Bạn có thể dùng chatbot để so hai ảnh: tải lên ảnh chụp mẫu chuẩn ngày nghiệm thu và ảnh hôm nay, hỏi "Hai ảnh này chụp cùng một sản phẩm cùng vị trí, ảnh nào tối hơn, nét hơn, có vùng nào lóa sáng khác nhau không." Chatbot không thay được phép đo bằng phần mềm của trạm, nhưng giúp người không chuyên nhận ra thay đổi. Cắt bỏ phần có mã sản phẩm hay tên khách trước khi tải lên.
Câu hỏi thường gặp
Có thể dùng đèn LED thường trong xưởng làm đèn cho camera kiểm lỗi không?
Có thể dùng để thử ban đầu, nhưng đèn thường dễ nhấp nháy theo nguồn điện, không đều sáng và khó cố định góc. Khi chạy thật, nên dùng đèn chuyên cho thị giác máy có nguồn ổn định, có thể chớp đồng bộ với lúc chụp và cố định được góc chiếu.
Vì sao vết xước thấy rõ bằng mắt mà camera không thấy?
Mắt người tự nghiêng sản phẩm để bắt ánh sáng, còn camera nhìn từ một góc cố định. Vết xước trên bề mặt phẳng thường chỉ lộ ra khi ánh sáng chiếu xiên góc thấp. Thử đổi sang đèn xiên hoặc đổi góc đèn trước khi nghĩ đến chuyện đổi phần mềm.
Có cần che kín vùng chụp không?
Nên che. Ánh sáng cửa sổ, đèn trần, đèn xe nâng thay đổi theo giờ và làm ảnh khác đi so với lúc huấn luyện, gây bỏ sót hoặc loại nhầm. Tấm chắn tối màu quanh vùng chụp là cách rẻ nhất để trạm chạy ổn định qua các ca.
Làm sao biết camera đủ độ phân giải?
Lấy chiều rộng vùng nhìn chia cho kích thước mỗi điểm ảnh cần có. Kích thước mỗi điểm ảnh bằng kích thước lỗi nhỏ nhất chia cho số điểm ảnh mà phần mềm yêu cầu trên lỗi. Hỏi nhà cung cấp con số yêu cầu đó, rồi chọn camera dư ra một chút.
Ảnh bị nhoè khi băng tải chạy nhanh thì xử lý thế nào?
Rút ngắn thời gian phơi sáng và tăng cường độ đèn, thường bằng đèn chớp đồng bộ. Dùng camera chụp toàn khung cùng lúc thay vì loại đọc từng dòng, và kích chụp bằng cảm biến quang thay vì chụp theo nhịp thời gian cố định.
Bao lâu nên kiểm lại ánh sáng của trạm một lần?
Nên cho bộ mẫu chuẩn chạy qua trạm đầu mỗi ca hoặc ít nhất mỗi tuần, và kiểm ngay khi thay bóng, di chuyển máy, đổi nguyên liệu hoặc thấy tỉ lệ loại thay đổi bất thường. Lau kính ống kính theo lịch bảo trì, dày hơn ở xưởng nhiều bụi.