Mehr als je zuvor hängt die Wirtschaftlichkeit in der Produktion davon ab, einwandfreie Qualität bei minimalem Ausschuss zu produzieren. Moderne Bildverarbeitungssysteme ermöglichen hundertprozentige Fertigungskontrolle in Echtzeit. Dies ist besonders wichtig, wenn sich die Arbeitsbedingungen während des Produktionsprozesses ändern. Nachfolgend wird eine solche kundenspezifische Applikation beschrieben.
Dr.-Ing. Roman Louban, Dipl.-Ing. Thorsten Ulrich, hema Elektronik, Aalen
Zum Prüfen der Abdeckbeschichtung über Geheimzahlen auf Telefonkarten wurde ein Qualitätssicherungssystem eingesetzt. Die Auswertung muss sowohl die Durchsichtigkeit als auch lokale Beschädigungen der Beschichtung erfassen.Die Lösung dieser Prüfaufgabe basiert auf einem statistischen Auswertealgorithmus. In dem flexiblen System lassen sich mit Hilfe entsprechender Parameter die Position des Untersuchungsbereiches und der Auswertungskoeffizient für verschiedene Arten von Beschichtungen und Karten einstellen. Die Karten mit unzulässigen Abweichungen werden vollautomatisch aussortiert und getrennt weiterbearbeitet.
Technische Daten
Die Geschwindigkeit des Förderbandes hängt von seiner Kapazität ab. Diese kann je nach Ausführung maximal bis 5 bzw. 30 Karten pro Sekunde bewältigen. Die Geschwindigkeit kann stufenlos eingestellt werden. Um die Kontrolle in Echtzeit realisieren zu können, wurde das Bildverarbeitungssystem als Stand-alone DSP-System ausgeführt. Zum Einsatz kommen die vom Hersteller entwickelten Digital-Signalprozessor-Karten, die eine Verarbeitung großer Datenmengen in hoher Geschwindigkeit ermöglichen und autark arbeiten. Die Hardware besteht aus einer Interface-Karte (VSP1) zur Bilderfassung und einer DSP-Rechnerkarte cPCI-DSP4 zur Auswertung der Bilddaten und zur Kommunikation mit der Umgebung. Die VSP1 besitzt eine flexible Schnittstelle für Flächen-, Zeilen-, Schwarz/Weiß-, Farb-, Analog- und Digitalkameras. Die cPCI-DSP4 ist eine hochleistungsfähige CompactPCI-Karte und wurde für zeitkritische Industrie-Applikationen entwickelt.
Die DSP-Hardware erlaubt die Skalierung der Rechenleistung des Bildverarbeitungssystems nach Bedarf. Dafür wurde eine eigene Multiprozessor-Backplane LINK-Bus-II entwickelt. Kurze Verbindungskabel, die auf der Rückseite der Backplane beliebig gesteckt werden können, sorgen für die eigentliche Verbindung zwischen den Busteilnehmern. Jeder Teilnehmer kann bis zu sechs Datenpfade (20 MByte/s) nutzen, die ausschließlich für die Kommunikation mit seinem Gesprächspartner reserviert sind. Hiermit kann ein Bildverarbeitungssystem mit einem Rechenknoten (cPCI-DSP4) auf einfache Weise zu einem Multiprozessorsystem mit nahezu beliebiger Rechenleistung erweitert werden. Dazu eignen sich sehr gut Dual-DSP-Karten DSP3/2, da diese mit zwei Prozessoren bestückt sind. Um die maximale Auswertungsgeschwindigkeit zum Beispiel von 5 bis 30 Karten pro Sekunde zu erhöhen, werden zusätzlich noch zwei DSP3/2 Rechnerkarten ins Bildverarbeitungssystem integriert.
Modularer optimierter Aufbau
Umfangreiche Softwarebibliotheken und Auswertealgorithmen stehen für die Entwicklung und Bedienung eines Bildverarbeitungssystems zur Verfügung. Sie dienen für den modularen und optimierten Aufbau des Bildverarbeitungssystems und erlauben eine wirtschaftliche Lösung für jede beliebig komplizierte kundenspezifische Anwendung.
Der Kunde erhält nicht nur eine einzelne Bildverarbeitungslösung sondern ein komplettes System mit vollständiger Einbindung in den automatischen Fertigungs- und Qualitätssicherungsprozess. Hier erfolgt die Kommunikation mit der Maschine über CAN-Bus bzw. SPS-Signale, die direkt von dem DSP-Board (cPCI-DSP4) verarbeitet werden. Die sich ständig ändernden Arbeitsbedingungen werden vom System selbst überwacht und berücksichtigt. Das betrifft zum Beispiel die sich ändernde Bandgeschwindigkeit, die durch Abfrage eines Encoders erkannt wird. So kann die Bildgröße der neuen Bandgeschwindigkeit angepasst werden. Die Überwachung von Beleuchtung und Schärfe der Kamera durch Selbsttest sorgt für sichere Prüfergebnisse. Als Rückmeldung bekommt der Bediener der Beschichtungsanlage entsprechende Signale, so dass er die Einstellparameter der Maschine bzw. des Bildverarbeitungssystems entsprechend korrigieren kann.
Für die Inbetriebnahme und Parametrierung des Systems sowie für die Visualisierung der dort verarbeiteten Daten wird ein CompactPCI-PC verwendet.
Bei dem schlüsselfertigen System hat der Anwender eine grafische Windows-Benutzeroberfläche, die nach seinen Wünschen angepasst werden kann. Damit können alle Parameter wie Auswertungskoeffizient, Lage und Größe des Untersuchungsbereiches, usw. eingestellt und korrigiert werden. Am Ende jeden Prüfzyklus’ wird die entsprechende Statistik aktualisiert. Diese stellt die vollständige Information über den Fertigungsablauf und seine Ergebnisse zur Verfügung. Die zeitkritischen und rechenintensiven Aufgaben werden auf der DSP-Seite ausgeführt. Das DSP-System arbeitet völlig selbständig und lässt sich auch durch den gefürchteten „blue screen“ von Windows nicht beeindrucken. Dies garantiert eine uneingeschränkte Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit des DSP-Bildverarbeitungssystems sowie den gewohnt hohen Bedienkomfort des Personalcomputers.
Weitere Informationen A QE 404
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