Nel corso del lavoro è stata dedicata una parte anche all’analisi dell’acquisizione di immagini di oggetti a temperatura elevata. Lo scopo di questa analisi è stato quello di verificare le prestazioni e l’affidabilità del sistema di visione per un eventuale utilizzo nelle lavorazioni a caldo.
In queste condizioni operative il problema fondamentale è legato al fatto che l’oggetto che viene ripreso emette luce alle alte temperature. L’intensità della luce emessa ed il suo colore dipendono dal materiale di cui è costituito l’oggetto e dalla sua temperatura.
Durante l’acquisizione delle immagini la radiazione luminosa che viene emessa dall’oggetto viene rilevata dal sensore della telecamera e può causare la perdita di dettagli e di nitidezza nell’immagine. Sono state dunque eseguite delle prove di localizzazione del bordo dell’oggetto su tre campioni di materiale diverso, alluminio, ottone e bronzo, per testare l’affidabilità dell’informazione ricavata. Le prove sono state eseguite posizionando i provini in un formo a muffola e riscaldandoli per vedere le variazioni dell’informazione di fitting ricavata. Come parametro di confronto è stata scelta la linearità del bordo (Edge Straightness) che viene restituita in output dopo il fitting dei punti del bordo rilevati e che non è altro che l’errore medio quadratico dei punti rispetto la linea interpolatrice. Dopo aver rilevato la linearità in un tratto del bordo dei campioni a temperatura ambiente, il cui valore era per tutti e tre i provini inferiore all’unità, questi sono stati riscaldati a step crescenti di 50°C ed è stata rilevata la linearità del bordo eseguendo la misura direttamente dentro il forno in modo da considerare sempre lo stesso tratto dell’oggetto.
Per tutti i materiali considerati, a temperature inferiori a 650°C non si sono ottenuti valori con scostamenti rilevanti da quello di riferimento.
A questo punto si può affermare che nel caso di componenti in alluminio, la cui temperatura di fusione è compresa trai 510°C e i 650°C, le prestazioni del sistema rimangono inalterate grazie alle proprietà del materiale stesso che non portano ad emissività tali da compromettere la qualità dell’immagine.
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Per i campioni in ottone ed acciaio si sono eseguite prove fino a 900°C. A questa temperatura i valori di emissività sia dell’oggetto in esame che del materiale refrattario di cui è costituita la parte interna del forno a muffola sono tali da provocare la saturazione dell’immagine.
La saturazione comporta la perdita di qualità dell’immagine e quindi un calo di prestazioni delle funzioni di elaborazione implementate.
Come si può vedere in Figura C.1 questo si ripercuote subito sulla definizione della feature lineare che raggiunge valori di errore medio quadratico superiori a 10, inoltre si vede come il bordo identificato non corrisponda al bordo che l’occhio umano riesce ad intravedere nell’immagine.
Figura C.1 Feature lineare individuata nell’immagine acquisita a 900°C con f/8.
Tramite la regolazione del rapporto focale dell’ottica è stato possibile variare la luminosità acquisita dalla telecamera e mantenere la qualità anche per le immagini di oggetti ad elevata temperatura. Il rapporto focale indica il rapporto tra la lunghezza focale di una le lente ed il diametro di apertura numerica dell’ottica. Questo rapporto è espresso graficamente con “f/” seguito da un numero che determina le caratteristiche dell’ottica.
All’aumentare del rapporto focale diminuisce la luminosità dell’obbiettivo.
L’ottica utilizzata, cioè la lente Schneider Componon-S 2.8/50, è dotata di un diaframma regolabile che consente di variare il rapporto focale tra i valori: f/2,8; f/4; f/5.6; f/8; f/11 ed f/16. [15]
È possibile dunque aumentare il rapporto focale della lente per ottenere una immagine di qualità sufficiente per riuscire ad identificare una feature lineare di qualità.
L’aumento deve essere consono alla luminosità dell’immagine, infatti valori di rapporto troppo alti portano al problema inverso di saturazione con immagine troppo scusa e quindi ancora di qualità scadente.
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Dalle prove eseguite si è trovato che la massima temperatura di esercizio, sia con l’ottone che con l’acciaio, che consente di acquisire tramite la telecamera immagini di qualità impostando il rapporto focale al massimo valore consentito è di 900°C.
Si veda ad esempio in Figura C.2 che alla temperatura di 900°C, regolando il rapporto focale dell’obiettivo a f/16, si riesce ad ottenere una feature lineare con valore di Edge Straightness di circa una unità e dunque di accettabile qualità.
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