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Vision System

Integriertes Vision System eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten

| Redakteur: Jan Vollmuth

Das neue Machine Vision System von B&R ist voll in das Automatisierungssystem des Unternehmens integriert. Damit stellt B&R Maschinenbauern eine Lösung zur Verfügung, mit der sie Steuerungs- und Vision-Aufgaben mit einem einzigen Werkzeug umsetzen können.

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Das neue Machine Vision System von B&R ist voll in das Automatisierungssystem des Unternehmens integriert.
Das neue Machine Vision System von B&R ist voll in das Automatisierungssystem des Unternehmens integriert.
(Bild: B&R)

Wer Bananen kauft im Supermarkt, wirft meist einen genauen Blick auf die Früchte: Ist die Schale eingerissen, gibt's braune oder gar schwarze Stellen? Nach dieser Kontrolle wandern die guten ins Einkaufskörbchen, die schlechten wieder zurück in die Auslage.

Wie der Mensch sich bei einer Qualitätskontrolle auf sein scharfes Auge verlässt, so auch Maschinen: Vision-Systeme – das Auge der Maschine – spielen eine große Rolle nicht nur bei der maschinellen Qualitätsüberwachung, sondern auch bei der Umsetzung von Industrie 4.0. Dementsprechend wächst der Bedarf an industrieller Bildverarbeitung seit einigen Jahren kontinuierlich. Andreas Waldl, Product Manager Integrated Machine Vision bei B&R, sieht bei bestehenden Vision-Systemen jedoch noch Optimierungsbedarf: „Maschinensteuerung und Vision sind derzeit jedoch zwei getrennte Welten, der Aufwand für die Einbindung eines Vision-Systems in eine Applikation ist sehr hoch.“

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Embedded-Vision-System vollständig integriert

Ein vollständig integriertes und flexibles Embedded-Vision-System von B&R soll dies ändern: Herzstück des Systems sind intelligente Kameras, die am unteren Ende einfache Vision-Sensoren ersetzen und am oberen Ende die Leistungsfähigkeit von High-End Smart Cameras bieten. Diese können viele Vision-Aufgaben lösen, für die heute noch PC-basierte Systeme eingesetzt werden.

Wesentlicher Bestandteil des Systems ist das Smart Light. Diese Beleuchtung ist wahlweise in die Kameras integriert oder als externes Gerät verfügbar. Auch Kombinationen sind möglich. Die Beleuchtung wird automatisch ausgesteuert. Fremdlicht oder andere schwierige Lichtsituationen sollen daher nicht die Leistung Vision-Systems beeinträchtigen. Auch höchste Synchronisierungspräzision für Hochgeschwindigkeitsaufnahmen oder objektspezifische Anforderungen wie Hell- oder Dunkelfeld-Beleuchtungen sollen sich einfach umsetzen lassen.

Alle Aufgaben der Automatisierung

„Die Integration des B&R-Vision-Systems umfasst alle Ebenen: Engineering-Tool, Echtzeitbetriebssystem und die Applikation“, erklärt Waldl. Damit lassen sich alle Aufgaben der Automatisierung abdecken: von der eigentlichen Steuerungsfunktion, über Sicherheitstechnik, Antriebstechnik bis hin zur Robotik. „Und nun auch Machine Vision.“

Schnittstellen im Laufzeitsystem fallen weg, Kamera und Licht sind ebenso integraler Bestandteil wie analoge und digitale I/Os, Servoachsen oder Safety. Damit sind Parametrierung und Programmierung von Bildverarbeitungsroutinen sowie Kamera- und Beleuchtungseinstellungen Teil des Automatisierungsprojekts, so der Product Manager.

Kein Spielplatz für Experten

Steuerungsprogrammierer könnten so viele Vision-Aufgaben selbst erledigen. Alle Daten, Parameter und Variablen sind einheitlich für das Gesamtsystem, es gibt keine gesonderten Prozessvariablen für Vision. Erst wenn zum Beispiel schwierige Lichtsituationen spezielles Know-how erfordern, müssten Vision-Experten hinzugezogen werden.

Für das B&R-Vision-System stehen fertige Softwarebausteine von Mapp Technology zur Verfügung. Dadurch sollen sich Applikationen ohne großen Programmieraufwand erstellen lassen. Da die Mapp-Komponenten untereinander vernetzt seien, reichten wenige Klicks, um zum Beispiel Bilder des Vision-Systems in die Webvisualisierung mapp View zu integrieren. Änderungen während des laufenden Betriebes, zum Beispiel Produktwechsel, sollen sich ebenfalls einfach umsetzen lassen. Parameteränderungen für Kamera und Licht oder das Umschalten von Triggerbedingungen können in Echtzeit durchgeführt werden.

Von einfach bis anspruchsvoll

Das Anwendungsspektrum reicht laut B&R vom Lesen eines Barcodes über OCV und OCR bis hin zu anspruchsvollen Aufgabenstellungen wie bei der Produktion von Pharmazeutika, in Druckmaschinen oder bei der Textilherstellung.

Da die unterschiedlichen Kameramodelle nahtlos skalierbar sind und auf derselben Technologie basieren, können unterschiedliche Maschinenvarianten mit verschiedenen Ausbaustufen des Vision-Systems geliefert werden, so Waldl. Die Software dazu brauche der Maschinenbauer nur einmal zu erstellen – egal welche Hardware letztendlich eingesetzt wird. Da die Applikation auch auf der Steuerung gespeichert sei, gehe nichts verloren, werde die Kamera im Servicefall getauscht.

Zusammenspiel in Echtzeit

Kameras und Licht werden über Powerlink direkt in das Echtzeitnetzwerk der Maschine eingebunden. Über das Protokoll wird nicht nur die hochpräzise Synchronisierung mit Steuerung und Antriebstechnik abgewickelt, sondern auch der Informationstransfer für die Visualisierung. Die Triggerung erfolgt direkt aus der Steuerungs- oder Antriebsapplikation heraus. Damit erschließen sich neue Möglichkeiten, so Waldl: Bildtrigger und Lichtansteuerung können in harter Echtzeit und im Sub-µs-Bereich synchron mit dem gesamten Automatisierungssystem gesteuert werden. Auch bei dynamischen Applikationen mit häufig wechselnden Geschwindigkeiten sei so zum Beispiel kein separater Geber an einem Kameraeingang nötig.

Durch die vollständige Integration von Machine Vision in sein Automatisierungssystem stellt B&R Maschinenbauern eine Lösung zur Verfügung, mit der sie Steuerungs- und Vision-Aufgaben mit einem einzigen Werkzeug umsetzen können. Andreas Waldl: „So können sie sich voll auf die Maschinenprozesse konzentrieren.“ (jv)

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