Expertenforum für Praktiker

Dieses Konzept zahlt sich aus. Hinsichtlich der belegten Fläche, der Besucher- und Ausstellerzahlen sowie der Internationalität hat die VISION in den vergangenen zehn Jahren nahezu kontinuierlich zugelegt. Im letzten Jahr zeigten 178 Aussteller ihre Produkte und Dienstleistungen. 33 Prozent von ihnen kamen aus dem Ausland, vorwiegend aus Europa, aber auch aus den USA und Asien.

Das Produktspektrum der VISION wird auch in diesem Jahr breit gefächert sein und Kameras, Frame Grabber, Optik- und Beleuchtungslösungen, Prozessoren, Softwaretools, komplette Systemlösungen, Identifikationssysteme sowie Dienstleistungen umfassen. Ein Angebot, das bei den mehr als 4.400 Besuchern der VISION 2003 auf große Resonanz gestoßen ist. Das Potenzial der rund um Stuttgart angesiedelten Hauptabnehmer für IBV-Produkte ist traditionell groß. So überrascht es nicht, dass von den Besuchern 95 Prozent in Einkaufs- und Beschaffungsentscheidungen im Unternehmen eingebunden sind, ein Viertel davon sogar ausschlaggebend. 62 Prozent dieser Besucher waren übrigens zum ersten Mal auf die VISION gekommen. Ein Indiz dafür, dass die Unternehmen gerade in wirtschaftlich schwierigen Zeiten auf Automatisierung ihrer Fertigung setzen müssen.

Kein Wunder, denn Bildverarbeitungssysteme gehören zu den Schlüsseltechnologien und machen viele Fertigungsabläufe überhaupt erst wirtschaftlich. Produktionen können so im Land bleiben und müssen nicht mehr in Low cost-Länder verlagert werden. Ein unschlagbarer Standortvorteil, den sich auch immer mehr kleine und mittlere Unternehmen zu Nutze machen, denn die Systeme werden zunehmend leistungsfähiger, kostengünstiger und anwenderfreundlicher. Mit ihrer Vielseitigkeit ist diese Schlüsseltechnologie längst zu einem wettbewerbssichernden Faktor in der Industrie, aber auch immer mehr in nichtindustriellen Bereichen geworden.

Um das enorme Potenzial der Schlüsseltechnologie IBV den künftigen Anwendern auch erschließen zu können, finden im Rahmenprogramm der VISION schon seit Jahren die „Industrial VISION Days“ statt. Dieses Vortragsforum unter der Leitung der Fachabteilung Industrielle Bildverarbeitung im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) erfreut sich bei den Fachbesuchern steigender Beliebtheit und zog im letzten Jahr über 2.500 Zuhörer an. Branchenexperten aus Industrieunternehmen, Forschungsinstituten und Universitäten stellen regelmäßig interessante Produktneuheiten und spannende Anwendungen vor, sowohl aus dem Bereich Applikationen als auch aus dem Komponentenbereich.

Ebenfalls eine lange Tradition hat auch der „Preis für angewandte Bildverarbeitung“. Er wurde vor bereits vor mehr als zehn Jahren von der Messe Stuttgart ins Leben gerufen, um die Innovationskraft der IBV-Branche zu würdigen. Der Preis honoriert herausragende Produkte, Systemlösungen oder Verfahren, die als Meilenstein in der IBV zu werten sind. In diesem Jahr, dem „Jahr der Technik“, bekommt diese Auszeichnung noch einen zusätzlichen Stellenwert.

Ein zentrales Thema auf der VISION 2004 wird das der „intelligenten Bildsensoren„ sein. Als intelligent bezeichnet man optische Sensoren dann, wenn eine Bildvorverarbeitung bereits auf dem Sensorchip durchgeführt wird, etwa Kompression, Filterung, Vektor- und Konturextraktion und vieles mehr. Damit reduzieren sich für die anschließende Bildauswertung Rechenzeit und Datenumfang. Gleichzeitig benötigt man nicht so viel Peripherieelektronik. Um das zu erreichen, integrieren die Forscher mikroelektronische Schaltungen in Pixel und die chipseitige Peripherie. Der Bedarf an intelligenten Bildsensoren wächst stetig, ganz gleich, ob in der Prozessautomatisierung, Medizintechnik, Kommunikations- und Informationstechnik oder der Automobiltechnik für die Fahrzeugführung oder für Verkehrsleitsysteme. Je nach Applikationsgebiet können dann unterschiedliche Anforderungen an die Sensoren im Vordergrund stehen, etwa ein wahlfreier Zugriff auf einzelne Pixel, eine hohe verarbeitende Dynamik und Empfindlichkeit, hohe Auslesegeschwindigkeit, hohe Auflösung und Reduktion der Datentransferraten.

Einer der zurzeit hochleistungsfähigsten Bildsensoren in CMOS-Technologie entwickelt das Institut für Mikroelektronik (IMS CHIPS) in Stuttgart, das auf der VISION 2004 vertreten sein wird. Mit der neuesten Generation der HDRC (High-Dynamic-Range CMOS) – Sensoren liegt die Auflösung (768 x 496 Pixel) 30 Prozent über der früherer HDRC-Sensoren. Dem menschlichen Auge nachempfunden, besitzen die HDRC-Sensoren einen logarithmischen Wahrnehmungsbereich, was bedeutet: Sie können sowohl bei ganz hellem also auch bei minimalem Licht in der Nacht Dinge noch relativ gut erkennen. Der Dynamikbereich der HDRC-Sensoren übertrifft mit derzeit 170 dB sogar den des menschlichen Auges. „Mit dem neuen HDRC-Sensor erweitern wir die Low-Light- und Nachtsichtanwendungen in Verbindung mit einem noch nicht dagewesenen dynamischen Bereich und bieten damit die besten Möglichkeiten für Anwendungen im Sichtbereich für die Automobilbranche, aber auch für alle anderen wichtigen Märkte“, sagt Makoto Utena, Geschäftsführer der IMS VISION GmbH, ein Joint Venture zwischen Omron und IMS CHIPS. Fahrerassistenzsysteme werden für den Autofahrer zukünftig in der sicheren Bedienung seines Fahrzeugs eine größere Rolle spielen. HDRC-Augen übertreffen CCDs (Charge-Coupled Device) zum Beispiel bei Nacht, wenn entgegen kommende Fahrzeuge blenden oder wenn schlecht zu erkennende Fußgänger die Straße überqueren. „Allein für mehr Sicherheit von Fahrzeugen und für die Abwendung des Straßenverkehrsinfarkts wird ein Markt von über hundert Millionen elektronischen Augen vorhergesagt„, so Prof. Bernd Höfflinger, Direktor von IMS CHIPS.

Intelligente Bildsensoren müssen sehr flexibel und an spezielle Anwendungsprobleme anpassbar sein können. Deshalb entwickelt IMS CHIPS zum Beispiel Thin-Film-on-CMOS (TFC-HDCR) –Sensoren. Bei gleich bleibender Empfindlichkeit des Fotodedektors wird hier mehr Platz für komplexe elektronische Schaltungen im Pixel geschaffen. Das wird mit Hilfe von einem amorphen Silizium-Film erreicht. Es ergibt sich ein Füllfaktor von 90 Prozent oder mehr. „Fotosensoren und CMOS-Schaltungen können so jeweils individuell für die Applikation optimiert werden, etwa auf dem Weg zu Bildaufnehmern mit höchster Auflösung und mit Deep-Submicron-CMOS höchster Bildverarbeitungsleistung. Ebenso kann die Strahlungsfestigkeit optimiert werden“, sagt Markus Strobel, Entwickler für Kamerasysteme bei IMS CHIPS.

Auch wenn CCD-Sensoren gegenüber der CMOS-Technologie einige Einschränkungen aufweisen, so sind sie dennoch wichtig: „Zum Beispiel bei hochgenauen Vermessungen haben CCDs weiterhin ihre Lebensberechtigung“, meint Dr. Helge Moritz, Managing Director der in-situ GmbH & Co. KG. Das Unternehmen, das ebenfalls auf der Messe vertreten sein wird, setzt optische Sensoren am häufigsten ein für Koordinationsmessmaschinen, Vermessung von CNC-Werkzeugen, Analyse von Genen (Mikrosskopie) und vieles mehr. In der Fertigungstechnik und Qualitätssicherung gehören heute 3D-Koordinationsmessmaschinen zur Standardausrüstung. Neuartige optische 3D-Sensoren, die in-situ entwickelt hat, ersetzen die taktile Antastung zur Vermessung komplexer Oberflächen und sparen somit drastisch Zeit bei vergleichbarer Präzision.

Unter diesem Motto stellt Basler Vision Components auf der diesjährigen Vision 2004 in Stuttgart aus. Industrielle Anwendungen stellen heutzutage höchste Anforderungen an digitale Kameras. Kameras müssen robust und zuverlässig sein, um stabile Produktionsroutinen zu gewährleisten. Basler-VC ist der geeignete Partner, wenn es darum geht, hohe Qualitätsansprüche zu erfüllen. Jede einzelne Kamera wird vor Auslieferung einem voll automatisierten Test unterzogen. Somit ist sicher gestellt, dass die Kunden einwandfreie und präzise kalibrierte Kameras erhalten.

Auf der Messe werden Innovationen von Basler-VC im Bereich der Zeilen- und Flächenkameras vorgestellt. Mit der Einführung der A620f, einer 1,3 Megapixel Kamera mit einer Bildrate von 23 Bildern pro Sekunde (fps), baut man die Technologieführerschaft für IEEE1394 Kameraprodukte weiter aus. Die Vorteile dieses Modells werden auf dem Basler Messestand live präsentiert. Erleben Sie außerdem die schnellste 4 MegaPixel Kamera, die derzeitig auf dem Markt für industrielle Anwendungen erhältlich ist. Die auf einen CMOS Sensor aufgebaute Basler A400k erreicht bei einer Auflösung von 2350 x 1720 Pixeln bis zu 48 Bilder pro Sekunde.

Mit den neuen Zeilenkamera-Serien L400 und L800 wurde eine Produktreihe entwickelt, die im wesentlichen von drei Marktanforderungen vorangetrieben wurden: 1. hohe Auflösung, 2. exzellente Bildqualität und 3. steigendes Preis-Leistungs-Verhältnis. Die L400k-Serie basiert auf einem monochromen CCD Sensor mit 4.080 Pixeln. Die L800k-Serie hingegen bietet eine Auflösung von 8.160 Pixeln. Beide Kameraserien verfügen über Geschwindigkeitsvarianten mit Zeilenraten von bis zu 14.1 kHz. Sie haben kompakte Industrie-Gehäuse und eine CameraLink Schnittstelle. Eine Besonderheit ist, dass die L800k Modelle mit einem standardmäßigen F-Mount Objektivadapter ausgestattet sind. Der Einsatz von F-mount Objektiven reduziert die Systemkosten erheblich gegenüber dem Gebrauch von großen Mittelformatobjektiven, welche im Segment der 8k Auflösung derzeitig weit verbreitet sind.

Halle 4.0, Stand 511

QE 520

Die ActivVisionTools-Familie bekommt Zuwachs! Version 3.0 der leistungsfähigen Bildverarbeitungssoftware von MVTec enthält das mächtige neue Tool ActivOCR. In wenigen Schritten kann der Anwender damit schnelle und zuverlässige OCR-Applikationen entwickeln.

ActivOCR verwendet Operatoren der bekannten HALCON-Bibliothek und ist mit einer leicht zu bedienenden grafischen Benutzeroberfläche ausgestattet. Somit kombiniert ActivOCR hohe Anwenderfreundlichkeit mit hervorragenden Leistungsmerkmalen. Die Entwicklung einer Applikation erfolgt in nur drei Schritten durch Auswahl weniger Parameter statt aufwändiger Programmierarbeit: Segmentierung, Training und Wiedererkennung können selbst von Anwendern mit wenig Erfahrung in der industriellen Bilderverarbeitung (Machine Vision) durchgeführt werden.

Innovative Bildverarbeitungsmethoden – darunter ein auf neuronalen Netzen basierender Klassifikator – garantieren extrem robuste und zuverlässige Ergebnisse. ActivOCR kommt auch mit schwierigen Bedingungen zurecht, etwa dem Lesen von Zeichen, die schräg gedruckt oder als Punktmatrix auf Metalloberflächen eingeprägt sind.

Ferner liest ActivOCR die industrieüblichen Zeichensätze direkt. Ein individuelles Training für derartige Zeichen ist daher nicht erforderlich. Mit ActivVisionTools 3.0 werden nun auch Anwendungen unterstützt, die die Verarbeitung von Bildern mehrerer Kameras oder Framegrabber erfordern. Der Anwender kann das Bildeinzugs-Tool ActivView in ein und derselben Applikation mehrfach einsetzen und mit den vorhandenen Kameras sowie den verschiedenen Bildverarbeitungs-Tools wie ActivMeasure, ActivBlobFinder, ActivBarcode und ActivOCR verbinden.

Halle 4.0, Stand 420/1

QE 515

Die Unternehmensbereiche Image Sensing Solutions und Manufacturing Systems von Sony Europe werden auf der VISION 2004 eine lückenlose Palette von Machine-Vision-Kameras und Lösungen präsentieren. Zu den Highlights des Unternehmens auf der Messe gehört die erste öffentliche Präsentation der kommenden IEEE1394b-Produkte, die Einführung einer kompletten Kamera-Serie mit CameraLink-Interface sowie die Vorstellung einer intelligenten Kamera, die sich als ‚All-in-one‘-Lösung problemlos in Produktions-Umgebungen integrieren lässt.

Durch die Weiterentwicklung zu IEEE1394b wird Sony, der Pionier des IEEE1394-Standards in der industriellen Bildverarbeitung, in der Lage sein, neue Leistungsdimensionen in den Machine-Vision-Markt einzubringen. Die erste IEEE1394b-Kamera des Unternehmens basiert auf einem 1/3“ CCD und verbindet die höhere Datenrate des neuen Standards mit vielfältigen neuen Funktionen bei ultra-kompakten Abmessungen.

Gleichzeitig steigt Sony mit einem Portfolio aus vier Kameras in den Markt für CameraLink-kompatible Produkte ein. Konzipiert für anspruchsvolle Nischenmärkte, High-End-Applikationen und Anwender, die auch weiterhin auf ein Frame-Grabber-Konzept setzen wollen, decken die ultrakompakten und leichten Kameras der XCL-Serie nahezu alle Auflösungen und Frameraten ab, die derzeit in industriellen Anwendungen üblich sind. Auf seinem Messestand wird Sony außerdem seine ROBOKiDS Desktop-Roboter und die Video-Mikroskope der TechnoLOOK-Reihe speziell für Produktions-Umgebungen präsentieren.

Halle 4, Stand 504

QE 517

Die Möglichkeiten der heute verfügbaren Bildverarbeitungssysteme stoßen in vielen Bereichen im-mer öfter an ihre Grenzen. Besonders im Bereich schneller Prozesse mit hohen Datenraten, wird die erforderliche Bildverarbeitung dann oft zum Flaschenhals. Die Einschränkungen bestehen nicht nur in der zu geringen Verarbeitungsgeschwindigkeit, Bildspeichermöglichkeit und Flexibilität, sondern auch in dem immer komplexer werdenden Projektieraufwand für die Realisierung einer Anwendung. ProDesign stellt mit der neuen IMAGEit Serie auf der VISION eine leistungsfähige Lösung vor, die die Grenzen aktueller Bildverarbeitungssysteme überwindet. Bei der IMAGEit Serie handelt es sich um ein Paket bestehend aus einer PCI-Karte (VISIONspeedster) zur Bilderfassung und Auswertung, sowie der zugehörigen Projektierungs-Software, dem VISIONcreator.

Der VISIONspeedster verfügt über CameraLink-Eingänge, einen extrem leistungsfähigen Steuerungs- und Hochleistungs-Bildverarbeitungs-Prozessor auf aktueller FPGA-Basis, großen Bildspeicherbereich und schnellen Datentransfer zum PC. Dies ermöglicht unter anderem die hochparallele Bildverarbeitung direkt während des Bildeinzugs. Dabei werden bis zu 320 MByte/s Kameradaten nicht nur erfasst, sondern gleichzeitig kann jedes einzelne Bild mit mehreren 100 Millionen Operationen online vorverarbeitet werden. Der bis zu 640 Mbyte große Onboard-Bildspeicher erlaubt z.B. die Zwischenspeicherung von mehr als 2000 Bildern mit einer Auflösung von 512*512 Pixel. Über 200 frei zugängliche Ein- und Ausgänge stehen zur Verwendung applikationsspezifischer Erweiterungen zur Verfügung.

Die jetzt in der 2. Generation verfügbare VISIONcreator-Software erlaubt durch Verwendung einer umfangreichen Bildverarbeitungsbibliothek die schnelle und – Dank der grafischen Oberfläche – übersichtliche Erstellung der gewünschten Applikationen. Programmierkenntnisse einer Hardwarebeschreibungssprache (z.B. VHDL) sind dabei nicht erforderlich. Als Entwickler und Hersteller dieser Bildverarbeitungslösung kann Pro Design zusätzliche kundenspezifische Erweiterungen der Hard- und Software durchführen.

Um die Leistungsfähigkeit ihrer Produkte unter Beweis zu stellen, zeigt ProDesign neben der kompletten IMAGEit-Serie als Anwendungsbeispiel die Erkennung und Merkmals-Klassifizierung von frei fallendem Siebgut im laufenden Prozess.

Halle 3, Stand Nr. 3.0.002

QE 518

Beim Einsatz von Lichtschranken sind Retroreflektoren schon lange selbstverständlich. Und wenn ein Autofahrer auf einer nächtlichen Straße die schwach kontrastierten Bilder auf seiner Netzhaut verarbeiten muss, helfen ihm die praktischen Reflexmaterialien auf Verkehrsschildern, Baken und Kleidung. In der industriellen Bildverarbeitung hingegen ist das Hilfsmittel noch nicht so bekannt, darum soll das Thema hier näher beleuchtet werden.

Eine Problemstellung, wie sie ähnlich in der Industriellen Bildverarbeitung täglich zu lösen ist, soll dabei als Beispiel dienen. Die Aufgabe besteht darin, die Produktion einer Kunststoffspritzgussanlage mit einer Kamera zu prüfen. Die Kunststoffteile werden nach dem Spritzen von einem Greifer aus den Nestern entnommen. Vor der Ablage in einen Behälter sollen mit einem Vision-System typische Fehler wie Spritzgrat oder mangelhaft ausgespritzte Kontur festgestellt werden.

Es liegt auf der Hand, die Prüflinge (Kunststoffteile) von hinten zu beleuchten. Da hinter den Prüflingen jedoch nur wenige mm Abstand bis zu einer metallischen Greiferplatte bleiben, ist für eine Durchlichtanordnung kein Platz – von bildverarbeitungsgerechter Konstruktion also leider keine Rede.

Der zweite Lösungsansatz ist, die metallische Greiferplatte streuend weiß zu beschichten und von vorn anzustrahlen. Dies funktioniert, wenn die Prüflinge dunkler sind. Im beschriebenen Fall haben aber die Prüflinge verschiedene Farben. Darunter sind auch farblos streuende, so dass nicht in allen Fällen ein guter Kontrast vorliegt.

Die dritte Variante besteht darin, die Fläche mit einer Reflexfolie zu bekleben. Das Bild zeigt die verschiedenen Ergebnisse bei Auflicht: dunkel, diffus streuend, Reflexfolie (v.l.n.r.). Der Kontrastunterschied zwischen den verschiedenen Methoden ist deutlich erkennbar. Die Reflexfolie liefert die besten Ergebnisse. Es ergibt sich ein starker Kontrast, weil die Reflektorfolie viel wirksamer als eine streuende Fläche ist. Gegenüber einem weißen Blatt Papier liegt die Rückstrahlung mit einer Perlfolie 60x, mit einer Folie aus Tripelspiegeln sogar 200x höher. Das Problem der verschieden farbigen Prüflinge kann – quasi nebenbei – gelöst werden.

Halle 1, Stand 009

QE 514

Die neue Mikrokamera-Familie von KAPPA überzeugt durch hochwertige digitale Signalverarbeitung in kleinster Bauform und großer Sensor-Auswahl. Die 1/10“ Variante mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Baulänge von 7 mm gehört zu den Kleinsten auf dem Markt! Mit 1/6“, 1/4“, 1/3“ und 1/2“ stehen weitere abgesetzte CCD Miniatur-Köpfe zur Verfügung. Typische Einsatzbereiche sind industrielle Endoskopie und minimal-invasive Chirurgie. Durch die kleine leichte Bauform eignen sie sich auch für Applikationen im Bereich Robotik, Montage- und Handhabungstechnik oder den Einsatz in Manipulatoren. KAPPA liefert die Kameraköpfe in Kombination mit einem Steuergerät und für Umrüstungen und Ersatzbedarf auch als separaten Kopf. Das dazugehörige Kabel gibt es in Längen bis zu 30m (bei der 1/10„ Variante sind es noch bis zu 10m). Über Bedientasten und RS 232 lassen sich die umfangreichen Kameraeinstellungen ausführen.

Halle 3, Stand 004

QE 516

Für einen optimalen Einstieg in die Anwendung der intelligenten Kamera-Serie mvBlueLYNX bietet der Hersteller MATRIX VISION jetzt ein umfassendes Starterkit zu einem äußerst interessanten Preis an. Das mvBlueLYNX Starterkit enthält neben der intelligenten Kamera mvBlueLYNX vielseitiges Zubehör wie Objektiv, Stativ, Netzteil und eine Interface-Box sowie alle erforderlichen Entwicklungstools für die Erstellung eigener Applikationen. Über die Interface-Box mit Klemmleisten für alle digitalen Ein-/Ausgänge und Kontroll-LEDs wird eine schnelle und unkomplizierte Prozesseinbindung ermöglicht. Die kostenlose Bibliothek mvIMPACT-Base enthält bereits eine Vielzahl grundlegender Bildverarbeitungsfunktionen, wie Filter, geometrische und morphologische Operationen, Shading-Korrektur, Kontur-Tracing, FFT u.v.m. Alle Funktionen der Bibliothek mvIMPACT-Base lassen sich für Folgesysteme ohne weitere Lizenzierung kostenlos verwenden. Außerdem sind bereits folgende leistungsstarke Applikationen enthalten, die mit einer limitierten Lizenz getestet werden können: Objekt-Erkennung, Data-Matrix- und Barcode-Lesen, OCR, formbasierte Objektfindung, Farberkennung und Fehlerklassifikation. Die Applikationen können als Basis für eigene Entwicklungen verwendet werden. Dieses „Winning Team„ mit seiner flexiblen und leistungsstarken Hard-und Software wird in einem attraktiven Koffer geliefert und erspart dem Anwender das Zeit raubende Zusammenstellen der Einzelkomponenten. Auf der VISION wird das neue Starterkit präsentiert, das Fachpublikum wird dabei die Möglichkeit haben an einer Verlosung teilzunehmen und einen Koffer zu gewinnen.

Halle 4, Stand 310

QE 519