Geschlossene Reihen

Dipl.-Ing. Christoph Kunz, Applikationsingenieur für industrielle Bildverarbeitung, Matsushita Electric Works Deutschland GmbH, Holzkirchen

Neu im Programm ist der Vision-Sensor LightPix AE10. Dieses modulare System – zu den autarken Sensorköpfen gibt es zusätzlich Anzeige- und Bedienmodule – bietet sich für einfache Aufgaben aus den Bereichen Maßkontrolle, Positionierung und Farberkennung an.

Den bewährten Kompaktsystemen A100 und A200 wurden die Farbsysteme AX30 und AX40 zur Seite gestellt. AX40 vereint die Funktionen eines Farbsystems mit den flexiblen Vermessungsmöglichkeiten des grauwertbasierten A200. Typische Einsatzbeispiele finden sich z. B. in der Kabelkonfektionierung, wo nun mit einem einzelnen System sowohl die Litzen auf korrekte Farbe, als auch die Form des eingesetzten Steckers kontrolliert werden können. Vergleichbare Anwendungen kommen unter anderem im Bereich Pharma und Kosmetik (z. B. Tablettenfarben und -maße), sowie in der Verpackungsindustrie vor.

Gleich zwei große Entwicklungsschritte hat das PC-basierte Bildverarbeitungssystem P400 gemacht. Sowohl die Hardware als auch die Software wurden komplett überarbeitet, wodurch die Benutzerfreundlichkeit und Universalität nochmals deutlich gesteigert werden konnten. Je nach Aufgabenstellung hat der Anwender nun die Auswahl zwischen zwei Hardwareplattformen: an das kompakte Zentralgerät P400S können bis zu vier Kameras angeschlossen werden.

Somit liegt es leistungsmäßig zwischen den Modellen A100/A200 und dem, gegenüber dem P400-Vorgänger erweiterten, Industrie-PC mit 2,4-GHz-Prozessor. An diesem lassen sich nun zwölf Kameras im seriellen Betrieb oder sechs Kameras parallel betreiben. Nach wie vor ist ein CD-Brenner für die komfortable Archivierung großer Datenmengen integriert, aber auch USB, Ethernet und Firewire sind nun serienmäßig vorhanden.

Parallel zur neuen Hardware ist auch die neue Software Vision P400 Version 3.0 verfügbar. Diese wurde in vielen Bereichen überarbeitet und erweitert. Unter der optisch neu gestalteten Oberfläche wurde beispielsweise das bereits mit Version 2 eingeführte konturbasierte „Power-Matching“ weiter verbessert. Durch die Beschränkung auf Objektkonturen spielen Beleuchtungs- und Oberflächentoleranzen keine Rolle. Hier konnten die Ladezeiten stark verkürzt werden, während das Anlernen neuer Konturmodelle noch flexibler wurde. Auch das „Spreadsheet“, in dem die Einzelergebnisse der Prüfelemente gesammelt und für die Schnittstellenausgaben aufbereitet werden, wurde überarbeitet.

Einzelne Zellen oder Bereiche können zur Steigerung der Übersichtlichkeit farblich markiert oder ausgeblendet werden. Gänzlich neue Funktionen bietet der integrierte OCR-Checker. Nun können die Zeichen wahlweise über ein neuronales Netzwerk oder Box-Klassifikator gelesen werden. Kreisförmig angeordnete Zeichenfolgen werden problemlos verarbeitet, spezielle Filter ermöglichen auch die Erkennung bisher unlesbarer Drucke. Last but not least sei der ebenfalls neu integrierte Code-Reader erwähnt. Mit ihm ist der P400 nun in der Lage, quasi „nebenbei“ auch alle gängigen Barcodes sowie Matrix-Code zu lesen. Selbst genagelte Codes werden zuverlässig verarbeitet, was der metallverarbeitenden Industrie viele neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

Kommen wir nun zu einigen Applikationen, die mit den neuen Systemen von Matsushita zu lösen sind.

Der Vision-Sensor „LightPix“ liegt von der Konzeption her zwischen den Sensoren und der gängigen Bildverarbeitung. Das aktive Element ist ein Farb-CMOS-Bildwandler. Der Funktionsumfang der drei Varianten ist wie bei einem Sensor auf jeweils eine einzelne Prüfaufgabe optimiert, was deren Einsatz extrem einfach macht. Der erste Funktionstyp ist die Maßkontrolle, mit der die Höhe und/oder Breite eines Objektes erfasst und bewertet wird. Ein weiterer Typ dient für Positionie-rungsaufgaben in einer oder zwei Richtungen. Nachfolgend sei eine Aufgabe gezeigt, wie sie typisch für die dritte Variante „Farbkontrolle“ ist. Diese kann bis zu sieben frei einlernbare Farben unterscheiden oder, wie hier, das Flächenmaß einer bestimmten Farbe erfassen und bewerten.

In Wälzlager werden Rollen eingesetzt, deren eine Stirnseite glatt, die andere hingegen zur Reduzierung der Reibung strukturiert ist. Von einem Rüttelförderer werden diese zugeführt.

Ein gewöhnlicher Sensor hätte Schwierigkeiten mit der reflektierenden Oberfläche und der ungenauen Positionierung. Ein Bildverarbeitungssystem kann die Aufgabe leicht lösen, liegt preislich aber relativ hoch. Die Verwendung des LightPix bietet sich also an. Wie in den Bildern zu erkennen ist, stellen die beiden Seiten sich in der direkten Beleuchtung des LightPix unterschiedlich dar. Anhand der Fläche ist eine Unterscheidung der Seiten mit dem LightPix leicht möglich. Durch die Wahl eines Sensorkopfes mit etwas größerem Bildfeld ist die Positionierung unkritisch.

Schrauben werden häufig mit Bildverarbeitung geprüft, wobei meist eine Anzahl von Maßen kontrolliert werden: Gewindesteigung, Durchmesser etc.. Für derartige Aufgaben wurde auch in der Vergangenheit schon häufig das System A200 eingesetzt. Bei den gegen unbeabsichtigtes Lösen gesicherten Schrauben kommt nun die Farbe des Sicherungsmittels, das als Kunststofffleck auf das Gewinde aufgebracht ist, als zusätzliches Kriterium hinzu. Unterschiedliche Farben entsprechen Schraubensicherungslacken mit unterschiedlichen Eigenschaften. Daher ist nicht nur die Anwesenheit des Fleckes entscheidend, sondern es muss auch eindeutig erkannt werden, dass dessen Farbe mit der Sollvorgabe übereinstimmt.

In einer mechanischen Verriegelungseinheit greifen zwei Zahnradsegmente ineinander. Über die Aufgaben einer reinen Anwesenheits- und Positionskontrolle hinaus, muss sicher gestellt werden, dass die relativen Drehlagen der Segmente zueinander passen. Anderenfalls könnten sie nicht über ihren gesamten Winkelbereich bewegt werden. Mit dem bereits erwähnten konturbasierten Power-Matching werden Position und Drehlage der Teile erkannt. Mit einer einfachen Formel im „Spreadsheet“ von Vision P400 werden die Drehlagen in Beziehung zueinander gebracht und die Anzahl der Zähne berechnet, um die die Zahnräder verschoben sind. Hieraus ergibt sich das Gut- oder Schlechtergebnis.

Vom einfachen Vision-Sensor bis zur High-End-Lösung mit 12 Kameras bietet Matsushita ein eng abgestuftes Programm von Bildverarbeitungssystemen. Dies erlaubt es, immer die optimal passenden Komponenten einzusetzen. Dies spart Kosten, da „zu große“ Systeme vermieden werden. Andererseits können insbesondere bei den P400-Varianten oftmals nachträgliche Erweiterungen durch Hinzufügen weiterer Kameras durchgeführt werden. Abgerundet wird das Bildverarbeitungsprogramm von einer großen Auswahl an Beleuchtungen, Objektiven und weiteren Zubehörteilen, die von einer erfahrenen Applikationsabteilung für die Kunden zusammengestellt werden können.

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