3D-Kamera Mit preisgünstiger 3D-Kamera in neue Dimensionen

Eine preisgünstige, industriellen Anforderungen angepasste 3D-Kamera aus dem Consumer-Markt eröffnet 3D-Vision-Lösungen in der Automatisierung neue Anwendungen.

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In neue Dimensionen vorgestoßen: Aktuelle industriegerechte 3D-Kamerasysteme können selbst schnelle Objekte unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig erkennen. Ihre Echtzeit-Tiefendaten bilden die Basis für vollautomatisierte Prozesse in Produktionslinien, der Logistik und bei Industrieanwendungen, in denen intelligente Geräte autonom Entscheidungen treffen.

Aus dem Consumerbereich in die Industrie

„Der Consumerbereich hat 3D-Vision für sich entdeckt“, sagt Dr. Christopher Scheubel vom Bildverarbeitungsspezialisten Framos, etwa in Dohnen oder Roboter-Staubsaugern. Damit habe der der Siegeszug der Tiefenkameras begonnen – der nun das industrielle Umfeld erreicht. Diese „Wurzeln“ haben Vorteile: beispielsweise die großen Stückzahlen, die für erschwingliche Preise sorgen, aber auch die im Vergleich mit industriellen Anwendungen kürzeren Produktlebens- und damit Entwicklungszyklen, die die Technik rasch voranschreiten lassen. Ein typischer Vertreter dieser Technik sind die relativ preiswerten Real-Sense-Kameras von Intel.

Die Anforderungen in der industriellen Automatisierung an 3D-Kameras unterscheiden sich jedoch: Hier müssen sie in rauen Produktionsumgebungen funktionieren und auch schnell bewegte Objekte zuverlässig erkennen, z.B. wenn sie an Roboterarmen montiert sind. Eine stabile und latenzfreie Datenübertragung über längere Entfernungen, etwa mit Gigabit-Ethernet-Vision (GigE), ist genauso ein Muss wie die unkomplizierte Integration. „Ebenfalls wichtig sind ein robustes Gehäuse, schraubbare Stecker statt USB und große Kabellängen“, erklärt Scheubel.

Industriellen Anforderungen angepasst

Unter Berücksichtigung dieser Anforderung entwickelte Framos mit der 3D-Kamera D435e eine industrietaugliche Version der Intel Real-Sense-Kamera. Sie bietet

• Gigabit-Ethernet-Konnektivität

• ein staub- und wassergeschütztes, stabiles IP66-Aluminiumgehäuse (IP67 auf Anfrage)

• schraubbare Anschlüsse für Gigabit-Ethernet und Stromversorgung

• vier Montagelöcher am Gehäuse für einfache Montage

• Kabellängen bis 100 m.

Im Innern der 100 x 47 x 38 mm kleinen und 250 g leichten Kamera steckt gut geschützt die leistungsfähige Technik. Die prinzipielle Funktion basiert wie beim Menschen auf stereoskopischem Sehen. Durch die beidäugige Betrachtung von Objekten und Gegenständen entsteht eine echte, quantifizierte Tiefenwahrnehmung. Die Kamera kann mit dem Intel Real Sense SDK 2.0 und jeder anderen GigE-Vision-Software genutzt werden.

Neue Anwendungsbereiche erschließen

Die einfache Bedienung, die unkomplizierte Integration als Plug-and-Play-fähige 3D-Vision-Lösung sowie der erschwingliche Preis erschließen der robusten Kamera zahlreiche Anwendungsbereiche. Interessante Möglichkeiten finden sich z.B. in der Robotik. Ein „sehender“ Roboter kann beispielsweise bei Pick-and-Place-Anwendungen unterschiedliche Teile erkennen und sie zielgerichtet ablegen, entweder auf einem Bearbeitungsplatz, einem Förderband oder einem fahrerlosen Transportsystem. Letzteres kann sich dann dank 3D-Vision ohne weitere Systeme wie Schienen, Marken oder Ähnlichem völlig autonom, sicher und frei im Raum bewegen und dabei Menschen oder anderen Systemen ausweichen.

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Eine weitere Anwendung sieht Christopher Scheubel bei medizintechnischen Geräten, die sich dank Kamerasystem selbstständig immer optimal zum jeweiligen Patienten ausrichten. Und mithilfe der entsprechenden Software seien „Bewegungsabläufe von Menschen gut erkennbar“.

Weitere Bereiche, die von 3D-Vision-Lösungen profitieren, finden sich in der kollaborativen Robotik. „Sehende“ Cobots könnten mit dem Menschen viel besser interagieren, meint Scheubel. Auch die Steuerung eines Cobots mittels Gesten sei für ihn denkbar. Weitere Einsatzgebiete sieht er z.B. in der „Bereichsüberwachung etwa in einem Lager oder zur Absicherung von Maschinen“, in der Landwirtschaft zur Wachstumsüberwachung oder in Harvestern sowie im Bergbau zum Einstellen des Walzenabstands in Maschinen zum Zerkleinern des Schüttguts. (jv)

Bildverarbeitung

Das Auge der Maschine

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