Digitalizzazione e trattamento immagini

Il software nella catena di misura
Strano a dirsi, ma, nonostante la parola, il software è l’elemento al quale si pensa maggiormente quando si parla di sistemi di visione. Forse perché le immagini si ‘vedono’, ed è affascinante osservare come un insieme di calcoli possa variarne l’aspetto. Ma ciò che va sempre tenuto presente è che, lungi dall’essere una brutta copia del sistema visivo umano, i sistemi di visione sono a tutti gli effetti una catena di misura, e come tale ne possiedono i blocchi funzionali.  Il software è uno di questi, e forse nemmeno il più critico.
E’ dunque importante, al di là delle single operazioni software che si possono applicare a un’immagine, tenere presente che in nessun caso un segnale rumoroso e mal condizionato può essere migliorato nella sua qualità se non entro un ristretto margine, e che è necessario tenere sempre ‘la barra a dritta’ , curando ogni singolo elemento della catena di misura, in modo da portare in ingresso al software di elaborazione, immagini che naturalmente e in modo il meno possibile complicato veicolino l’informazione necessaria.
La catena di misura sulla quale è strutturato un sistema di visione è fatta degli elementi classici mostrati in figura.

catena di misura

La catena di misura realizzata da un sistema di visione

In sequenza sono mostrati il blocco di acquisizione, quello di elaborazione e quello di estrazione dell’informazione. Essi si specializzano sulla base del misurando, ovvero dell’elemento reale sottoposto ad analisi.
Nei sistemi di visione il misurando è un oggetto in una scena, e la variabilità di combinazioni fra oggetti, caratteristiche da estrarre e tempi di misura è tale da rendere, in moltissimi casi, ogni sistema di visione un sistema a sé stante. A questo si aggiunge un elemento ulteriore: la catena di misura ha come obbiettivo quello di ‘potare’ le informazioni acquisite, che sono intrinsecamente molto dense (immagini) fino a estrarre indicazioni estremamente sintetiche, quali quelle di tipo passa/non passa, nei controlli di qualità così come nei controlli di processo. Le competenze richieste al progettista sono quindi ad ampio spettro, poiché per ottenere sistemi affidabili ed efficienti vanno considerati con cura ciascuno dei seguenti aspetti:

  1. La natura del misurando: dimensione, colore, riflettività, forma;
  2. Come il misurando è portato al sistema di visione: campo inquadrato, tipologia di alimentazione della scena, tempo di ciclo;
  3. Quali sono le sorgenti di disturbo: illuminazione ambientale, variabilità di riflessione delle superfici, tessitura delle superfici;
  4. Quale sia l’informazione da estrarre: caratteristiche superficiali, dimensioni geometriche per controllo di tolleranze, volumi, colore, temperatura, orientamento, posizione
  5. Quale sia la combianzione telecamera/lente che garantisca oltre alla magnificazione adeguata la qualità dell’immagine sufficiente a riconoscere in modo affidabile l’informazione d’interesse;
  6. Quale sistema di illuminazione della scena consenta di ottimizzare la visibilità delle caratteristiche d’interesse;
  7. Quale sia la combinazione ottimale di singoli elemti software per estrarre l’informazione.
  8. Come e con quali tempi trasmettere l’informazione all’esterno, ad esempio verso un PLC, per la gestione delle operazioni a valle

Va da sé che la componente software non è che una delle componenti del sistema, e a parere di chi scrive vale la seguente regola: un sistema di visione ben progettato dovrebbe essere caratterizzato da pochi, semplici tool di elaborazione software. Per ottenere questo risultato è indispensabile avere presente quali sono le operazioni software fondamentali e più efficaci nelle applicazioni reali, e quali siano le caratteristiche che le immagini devono possedere affinché il loro utilizzo porti al risultato desiderato in modo logico e naturale.
(Giovanna Sansoni)

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Facoltà Di Ingegneria Di Pavia