3D-Bildverarbeitung

Flexibilität und Performance durch Programmierbarkeit

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Ob bei der Inline-Qualitätskontrolle von Kleberaupen, bei der Prüfung von Bohrungen oder bei der Schokoladenproduktion – eine programmierbare 3D-Kamera von Sick bietet eine sehr hohe Flexibilität für die Detektion sowie 2D- und 3D-Inspektion bewegter Objekte und schafft so maßgeschneiderte Lösungen für eine Vielzahl von Bildverarbeitungsanwendungen.

Die Programmierbarkeit von optoelektronischen Sensoren, RFID-Systemen und Kameras wie der Trispector P1000 hat bei vielen OEMs und Integratoren einen Paradigmenwechsel eingeleitet. Viele Endkunden wünschen sich individuell auf ihre Bedürfnisse und Randbedingungen zugeschnittene Lösungen – einschließlich einer individuellen Bedienoberfläche. In vielen Fällen geht es dabei „nur“ darum, die letzten wenigen Prozent der Sensorfunktionalität anzupassen. Bei einer Bildverarbeitungslösung kann dies beispielsweise durch eine individuelle, so genannte Sensor-App geschehen. Idealerweise werden solche Sensor-Apps über eine Plattform geteilt und erlauben auf diese Weise eine breite Nutzung neuer Applikationslösungen.

Die Trispector P1000 und andere programmierbare Sensoren von Sick bieten diese Möglichkeit: Über den sicheren Cloud-Service Apppool können von Sick und den Integrationspartnern der Appspace-Community erstellte Applikationen als Sensor Apps untereinander geteilt werden – die Programmierplattform wird zum datensicheren Marktplatz. Auch auf den Sensoren selbst lassen sich solche Sensor Apps bei wechselnden Aufgabenstellungen sehr flexibel austauschen – beispielsweise dann, wenn die 3D-Kamera Trispector P1000 durch eine entsprechende Sensor App von einer Vollständigkeitsprüfung auf eine Profilverifikation oder zum Lesen geprägter Codes oder Zeichen umgestellt werden soll.

Ob hohe Teilevarianz, anspruchsvolle Objekteigenschaften, schnelle Prozesse, ungünstige Umfeldbedingungen oder sehr hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit – mit der programmierbaren Trispector P1000 lassen sich selbst sehr komplexe Anforderungen der 3D-Inspektion auf unkomplizierte und individuelle Weise umsetzen. Gerätetechnisch ist die 3D-Kamera konsequent auf den industriellen Stand-alone-Einsatz ausgelegt: Sie besitzt ein platzsparendes und mechanisch robustes, eloxiertes Aluminiumgehäuse in Schutzart IP 67 und ist sowohl mit Glas- als auch mit Lebensmittel-geeigneten Kunststofffrontscheiben erhältlich.

Bei der Detektion sowie der 3D-, 2D- und Profil-Inspektion erfasst die Kamera echte Formdaten, die unabhängig sind von den Farben, Kontrasten und Oberflächeneigenschaften der Objekte wie auch von Einflüssen aus dem Hintergrund sowie von Beleuchtungs- und Fremdlichtsituationen. Greifkoordinaten, Volumen und Dimensionswerte von Objekten oder die erkannte Anwesenheit eines Bauteils können über digitale Ausgänge und die Gigabit-Ethernet-Schnittstelle erfolgen. Mit den Funktionen der Sick Algorithm API oder der Softwarelösung Halcon können Bildverarbeitungsskripte erstellt werden – eine entsprechende Laufzeit-Lizenz für Halcon ist bereits in der 3D-Kamera enthalten.

Inline-Inspektion – flexibel und maßgeschneidert

Die Trispector P1000 kann als Inline-Inspektionssystem in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen eingesetzt werden – unter anderem zur Volumen- und Dimensionsmessung von Objekten, zur Sichtführung von Pick-and-place-Robotern, zum Zählen und zur Positionserkennung, zur Konturprüfung und Profilverifikation sowie überall dort, wo es auf die effiziente Prüfung von 3D-Objektgeometrien ankommt. Zudem können auch geprägte oder gravierte OCR-Schriftzeichen gelesen und ausgewertet werden.

In der Automobilfertigung zählen die Kleberaupeninspektion bei der Montage von Front-, Heck- und feststehenden Seitenscheiben ebenso zu den typischen Applikationen wie die Karosserie- und Spaltmaßprüfung am Fahrzeugrahmen oder die Kontrolle der mechanischen Bearbeitung von Zylinderköpfen. Mit der Kamera werden zum Beispiel bei der Kleberaupeninspektion Merkmale wie ein unterschiedlich starker Materialauftrag sowie Lufteinschlüsse und Lücken in der Kleberaupe zuverlässig erkannt – auch bei wechselnder Kleberfarbe. Sind verschiedene Szenarien des Klebeprozesses durch spezifische Sensor-Apps optimiert, können diese im Apppool abgelegt und von dort ausgetauscht werden.

Von der Möglichkeit zum App-Sharing profitieren auch Anwender bei der die Karosserie- und Spaltmaßverifikation. Hier kontrolliert der Trispector P1000 Montageausschnitte, Bohrungen und Passungen. Die vielseitigen Prüfaufgaben, die an unterschiedlichen Fahrzeugtypen aus variierenden Sichtpositionen heraus durchgeführt werden, sind als individuell optimierte Sensor-Apps programmiert und werden jeweils passend direkt in die 3D-Kamera geladen. Die Prüfung bearbeiteter Zylinderköpfe vereint die beiden beschriebenen Applikationen der Kleberaupenkontrolle und der Spaltverifikation: Die programmierbare Kamera kontrolliert den Zylinderkopf auf seine Maßhaltigkeit und prüft den korrekten Dichtmittelauftrag für die Montage des Ventildeckels.

In der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie beweist die Trispector P1000 ebenfalls ihre Flexibilität und Vielseitigkeit. In der Schokoladenproduktion prüft sie die Produkthöhe in den Gießformen auf dem Förderband und erkennt Über- oder Unterfüllungen mit hoher Präzision – bei dunkler ebenso wie bei weißer Schokolade. In Großbäckereien und systemgastronomischen Produktionsbetrieben kontrolliert die Kamera das Volumen, die Kontur, die Form und die Dimensionen unterschiedlichster Backwaren und belegten Fertigprodukten. Diese Qualitätsprüfungen stellen sicher, dass nur einwandfreie Produkte verpackt und ausgeliefert werden.

Beim Greifen, Sortieren und Verpacken von Lebensmitteln durch Pick-and-Place-Roboter detektiert die 3D-Kamera die Kontur jedes einzelnen Produkts und generiert daraus die Greifkoordinaten – einschließlich der Höhe und der Drehlage jedes einzelnen Teils. Der Roboter kann so IO-Produkte sicher greifen und in Primärverpackungen umsetzen, während Produkte, die die Greifkriterien nicht erfüllen, als solche erkannt und nicht verpackt werden. Gleichzeitig kann die Kamera Qualitätsinformationen zu den Produkten bereitstellen, die es erlauben, Herstellungs-, Transport- und Verpackungsprozesse zu prüfen und bei Bedarf zu korrigieren.

Auch in der Intralogistik wird die Sichtführung von Robotern mit der Trispector P1000 gelöst. Objekte auf Transportbändern werden zuverlässig vermessen und ihre Position bestimmt. Die Form- und Positionsdaten können direkt als mm-Werte an die Robotersteuerung übergeben werden. Zusammen mit den Encodermesswerten zur Geschwindigkeit des Förderbandes kann der Roboter nun jedes Teil mit hoher Griffsicherheit und Präzision aufnehmen und übergeben. ■


Die Autorin

Nina Hammerin

Produktmanagerin
3D Vision

Sick

www.sick.com


Kompaktkamera

Die Trispector P1000 ist eine kompakte, programmierbare 3D-Kamera. Ihr Design vereint Laser-Beleuchtung und Kameraoptik in einem Gehäuse. Damit schafft sie in jeder Applikation eine geometrisch stabile und eindeutige Messanordnung und die passgenaue Integration des Sensors in das Maschinenumfeld. Drei verschiedene Varianten für verschiedene Sichtfelder ermöglichen es, Objekte aus einem Abstand von nur wenigen Millimetern wie auch aus einem halben Meter zu untersuchen. Dies gewährleistet eine optimale Umsetzung der Aufgabenstellung. Die Bildverarbeitung und die Analyse sind komplett in das Design der Trispector P1000 integriert. Die hochauflösenden Formdaten der werkskalibrierten 3D-Kamera werden in Millimeter-Werten ausgegeben, die direkt durch das Gerät weitergeleitet werden können.


Webhinweis

Wie das Sortieren von Bauteilen am Band mit der 3D-Kamera Trispector P1000 funktioniert, zeigt Sick in diesem Video: http://hier.pro/DyMy4



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