กล้องตรวจจับชิ้นงานมีกี่ประเภท? เปรียบเทียบ 5 แบบ และวิธีเลือกให้ตรงงาน

กล้องตรวจจับชิ้นงาน คืออะไร?

กล้องตรวจจับชิ้นงาน หรือกล้องตรวจสอบชิ้นงาน คือระบบกล้องอุตสาหกรรม (Machine Vision) ที่ถ่ายภาพชิ้นงานบนสายการผลิต แล้วใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ภาพเพื่อตัดสินผล เช่น ชิ้นงานอยู่ตำแหน่งไหน มีตำหนิหรือไม่ ขนาดอยู่ในเกณฑ์ไหม หรือรหัสบนชิ้นงานอ่านได้ถูกต้องหรือเปล่า จากนั้นส่งผล OK หรือ NG ไปยัง PLC เพื่อคัดแยกหรือแจ้งเตือน

ไม่ว่าจะเป็นกล้องประเภทไหน ระบบ Vision ประกอบด้วยส่วนหลักเหมือนกัน คือ เลนส์ กล้อง ไฟส่องสว่าง ซอฟต์แวร์ Vision และการสื่อสารกับเครื่องจักร ความต่างของแต่ละประเภทอยู่ที่ว่าการประมวลผลเกิดขึ้นที่ไหน ตรวจได้ซับซ้อนแค่ไหน และปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ได้ยืดหยุ่นเพียงใด ถ้ายังไม่แน่ใจว่าจะเริ่มจากอะไร อ่านพื้นฐานได้ที่ กล้องตรวจจับชิ้นงานในโรงงาน: เริ่มเลือกอย่างไร

อ่านเพิ่ม: งานตรวจรอยขีดข่วน รอยแตก และตำหนิบนผิวชิ้นงาน ดู กล้องตรวจสอบตำหนิและรอยขีดข่วน (Defect Detection) และงานวัดมิติชิ้นงาน ดู กล้องวัดขนาดชิ้นงาน (Dimension Measurement) และงานคัดแยกที่ส่งผลให้ PLC ดู กล้องคัดแยกสินค้า OK/NG และงานที่ใช้ AI ดู กล้อง AI ตรวจจับวัตถุ (Deep Learning)

กล้องตรวจจับชิ้นงานมีกี่ประเภท อะไรบ้าง?

ถ้าแบ่งตามรูปแบบระบบ กล้องตรวจจับชิ้นงานที่ใช้ในโรงงานมี 5 ประเภทหลัก เรียงจากใช้งานง่ายไปถึงยืดหยุ่นที่สุดได้ดังนี้

1. Vision Sensor (เซนเซอร์ภาพ)

Vision Sensor คือกล้องขนาดเล็กที่ทำงานคล้ายเซนเซอร์ ตั้งค่าง่าย ตรวจเงื่อนไขที่ชัดเจนในจุดเดียวแล้วให้ผลผ่านหรือไม่ผ่าน เช่น มีหรือไม่มีชิ้นงาน มีฝาหรือไม่ ติดฉลากหรือยัง หรือสีถูกต้องไหม เหมาะกับโรงงานที่เริ่มใช้ Vision ครั้งแรกและต้องการแทนเซนเซอร์ทั่วไปที่แยกรายละเอียดไม่ได้ ข้อจำกัดคือเครื่องมือวิเคราะห์ภาพมีน้อยกว่า Smart Camera

2. Smart Camera (กล้องอัจฉริยะ)

Smart Camera คือกล้องที่มีหน่วยประมวลผลและซอฟต์แวร์ Vision อยู่ในตัว ไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์แยก ตรวจได้หลายเงื่อนไขในภาพเดียว เช่น ตำแหน่ง ตำหนิ นับชิ้น วัดมุม อ่านตัวอักษร (OCR) และส่งผล OK/NG ไปที่ PLC ไฟเตือน หรือบัซเซอร์ได้โดยตรง ตั้งค่าเก็บไว้หลายสูตรสำหรับสินค้าหลายรุ่น และสื่อสารผ่าน I/O, TCP, UDP, Serial, Modbus, PROFINET หรือ EtherNet/IP

ตัวอย่างงานจากเอกสารเคสของ HIKROBOT ที่ใช้ Smart Camera ได้แก่ ตรวจระดับของเหลวในขวดยา ตรวจฝาขวดบนไลน์ความเร็วสูง นับขวดในแพ็กและตรวจฉลาก อ่านรหัส dot print บนซองช็อกโกแลต ตรวจรอยขีดข่วนและตำแหน่งฉลากของฝาหลังโทรศัพท์ 300 ชิ้นต่อนาที และวัดมุมคันเกียร์ที่ความละเอียด ±2 องศา งานที่ชิ้นงานใหญ่เกินภาพเดียวสามารถใช้หลายตัวช่วยกันครอบคลุมพื้นที่ได้

3. Code Reader (กล้องอ่านรหัส)

Code Reader คือกล้องที่ออกแบบมาเพื่ออ่านรหัสโดยเฉพาะ ทั้ง Barcode, QR Code และ Data Matrix รวมถึงรหัสที่ยิงหรือตอกลงเนื้อวัสดุ (DPM) บนแผ่น PCB ชิ้นส่วนโลหะ และชิ้นส่วนยานยนต์ ใช้สร้างระบบตรวจสอบย้อนกลับ (Traceability) ตั้งแต่วัตถุดิบถึงสินค้าสำเร็จรูป มีให้เลือกตั้งแต่รุ่นขนาดเล็ก รุ่นเลนส์ปรับโฟกัสอัตโนมัติพร้อมไฟในตัว ไปจนถึงรุ่นความละเอียดสูงมุมกว้างสำหรับอ่านหลายรหัสพร้อมกันในงานโลจิสติกส์

ในเคสโรงงาน PCB ของ HIKROBOT ซึ่งต้องอ่านรหัสบนแผ่นหลายสีหลายความหนาที่ความเร็ว 120 แผ่นต่อนาที Code Reader ที่มีไฟปรับได้และสลับค่าตั้งตามชนิดแผ่นอัตโนมัติ อ่านรหัส 2D ได้เฉลี่ย 99% โดยตัวกล้องกันน้ำกันฝุ่นได้ถึง IP67 หมายเหตุ Code Reader ไม่ได้รองรับ OCR ทุกรุ่น ถ้าต้องอ่านตัวอักษรด้วยควรเลือกรุ่นที่รองรับหรือใช้ Smart Camera

4. กล้องอุตสาหกรรมกับคอมพิวเตอร์ (PC-based Vision System)

PC-based Vision System คือการใช้กล้องอุตสาหกรรมต่อกับคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมและซอฟต์แวร์ Vision เช่น Vision Master ของ HIKROBOT เหมาะกับงานที่ต้องการความละเอียดสูง ใช้หลายกล้องพร้อมกัน ออกแบบหน้าจอเอง หรือใช้ Deep Learning เปลี่ยนกล้องและเลนส์ได้ยืดหยุ่นตามงาน กล้องกลุ่มนี้มีทั้งแบบ Area Scan ที่ถ่ายภาพเป็นกรอบ และแบบ Line Scan ที่สแกนทีละเส้นสำหรับชิ้นงานยาวต่อเนื่องหรือผิวขนาดใหญ่

เคสจากเอกสาร HIKROBOT ได้แก่ วัดขนาด ID/OD ความสูงและความกว้างของชิ้นส่วนเกียร์ที่ความแม่นยำถึง 60 ไมครอนรอบ 360 องศา ตรวจและวัดหมวกกันน็อก 60 ชิ้นต่อนาที ตรวจการประกอบโซ่ อ่าน OCR หลายบรรทัดบนกล่องยา และงาน Deep Learning นับเหล็กเส้นที่ถูกต้อง 99.98% (นับถูก 32,990 ชิ้น หลุด 8 ชิ้น)

5. กล้อง 3D

กล้อง 3D คือกล้องที่เก็บข้อมูลความสูงหรือความลึกของชิ้นงาน นอกจากภาพสองมิติ จึงวัดความสูง ปริมาตร ความเรียบ หรือรูปทรงที่กล้องธรรมดาแยกไม่ได้ เช่น ตรวจชิ้นงานยุบ บวม เกยกัน หรือใช้นำทางหุ่นยนต์หยิบชิ้นงานที่วางกองไม่เป็นระเบียบ (2D และ 3D Picking) เหมาะกับงานที่ความต่างของสีหรือแสงไม่พอให้แยกชิ้นดีกับชิ้นเสีย

เปรียบเทียบกล้องตรวจจับชิ้นงานแต่ละประเภท

แบ่งตามงาน: กล้องตรวจจับชิ้นงานทำอะไรได้บ้าง?

อีกวิธีที่ใช้แบ่งคือดูจากงาน ซึ่งเอกสารแนะนำ Machine Vision ของ HIKROBOT แบ่งงานหลักไว้ 4 กลุ่ม คือ Guidance (หาตำแหน่งและนำทาง), Inspection (ตรวจสอบ), Gauging (วัดขนาด) และ Identification (อ่านรหัสและระบุชิ้นงาน) แต่ละงานมักเหมาะกับกล้องประเภทต่างกัน

อ่านตัวอย่างงานอ่านรหัสบนบรรจุภัณฑ์ได้ที่ กล้องตรวจวันที่ผลิต วันหมดอายุ และเลขล็อต (OCR) และงานตรวจร่วมกับการอ่าน Barcode ได้ที่ กล้อง Vision ตรวจชิ้นงานและอ่านโค้ด

เลือกประเภทกล้องตรวจจับชิ้นงานอย่างไร?

1. กำหนดโจทย์ให้ชัด ต้องการตรวจอะไร ชิ้นดีกับชิ้นเสียต่างกันอย่างไร และเมื่อเจอชิ้นเสียต้องให้ระบบทำอะไร
2. ดูขนาดชิ้นงานและรายละเอียดที่เล็กที่สุด เพื่อกำหนดมุมมองภาพ (FOV) และความละเอียดกล้อง ถ้าชิ้นงานใหญ่และตำหนิเล็กมาก อาจต้องใช้กล้องความละเอียดสูง หลายกล้อง หรือ Line Scan
3. ดูความเร็วไลน์ จำนวนชิ้นต่อนาทีมีผลต่อเวลาถ่ายภาพและประมวลผล
4. ดูผิวชิ้นงานและสภาพแสง ผิวมันวาว ฟิล์มใส หรือโลหะสะท้อนแสงต้องเลือกไฟและมุมกล้องให้เหมาะ
5. ดูการเชื่อมต่อ ต้องส่งผลไป PLC ผ่านโปรโตคอลอะไร ต้องเก็บภาพหรือข้อมูลย้อนหลังไหม
6. ทดสอบกับชิ้นงานจริง ทั้งชิ้นดีและชิ้นเสีย ก่อนสรุปประเภทกล้อง เลนส์ และไฟ

Smart Camera กับระบบ Vision บน PC ต่างกันอย่างไร?

คำตอบสั้น: Smart Camera รวมกล้องและการประมวลผลไว้ในตัวเดียว ติดตั้งง่าย ใช้พื้นที่น้อย เหมาะกับงานตรวจที่ชัดเจนในจุดเดียว ส่วนระบบ Vision บน PC ใช้กล้องอุตสาหกรรมต่อกับคอมพิวเตอร์ เปลี่ยนกล้องและเลนส์ได้ยืดหยุ่น รองรับหลายกล้อง ความละเอียดสูง และ Deep Learning ได้ดีกว่า แต่ใช้พื้นที่และงานออกแบบระบบมากกว่า หลายโรงงานใช้ทั้งสองแบบร่วมกันตามจุดตรวจ

สรุป

กล้องตรวจจับชิ้นงานมี 5 ประเภทหลัก คือ Vision Sensor, Smart Camera, Code Reader, กล้องอุตสาหกรรมกับคอมพิวเตอร์ และกล้อง 3D งานง่ายจุดเดียวเริ่มจาก Vision Sensor งานตรวจหลายเงื่อนไขใช้ Smart Camera งานอ่านรหัสใช้ Code Reader งานละเอียดสูงหรือ Deep Learning ใช้ระบบบน PC และงานวัดความสูงหรือรูปทรงใช้กล้อง 3D Better Code ตัวแทนจำหน่ายอย่างเป็นทางการของ HIKROBOT ในประเทศไทย ช่วยประเมินโจทย์ ทดสอบกับชิ้นงานจริง และเลือกประเภทกล้องให้เหมาะกับไลน์ของคุณ

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับประเภทกล้องตรวจจับชิ้นงาน

แหล่งข้อมูล

• HIKROBOT – Introduction to Machine Vision: งานหลัก 4 กลุ่ม (Guidance, Inspection, Gauging, Identification) และส่วนประกอบระบบ Vision
• HIKROBOT – Smart Product Application Cases (ธ.ค. 2021): เคส Smart Camera และระบบ Vision บน PC ในอุตสาหกรรมอาหาร ยา อิเล็กทรอนิกส์ และยานยนต์
• HIKROBOT – Industrial Code Reading (2020): เคส Code Reader ในโรงงาน PCB ชิ้นส่วนยานยนต์ อาหาร ยา และโลจิสติกส์
• HIKROBOT – Deep Learning Application Case Set (2021): เคสนับชิ้น จำแนกภาพ อ่านตัวอักษร และตรวจตำหนิ