Die Leistungsfähigkeit der Bildverarbeitungstechnik hat sich in den letzten Jahren beachtlich weiterentwickelt. Ausgereifte Algorithmen für die meisten Aufgabenstellungen in Verbindung mit komfortablen Benutzerschnittstellen erlauben eine zügige Konfiguration der Anwendungen. Ein Bildverarbeitungsspezialist geht jetzt sogar so weit, seine Software ausdrücklich als Standardsoftware anzubieten. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, ist das System einerseits besonders leicht an die individuellen Erfordernisse der Kundenapplikationen anpassbar und bietet andererseits Unterstützung für nahezu jeden Schnittstellenstandard.
Dr. Josef Pfeiffer, VisionTools Bildanalyse Systeme GmbH, und Dipl.-Ing. (FH) Volker Paroth, technikredaktion LOGOS
Die Herausforderungen für Anwender von Bildverarbeitungssystemen liegen häufig nicht mehr auf der Bildverarbeitung (BV) selbst, sondern quasi auf einem Nebenschauplatz: So nimmt die Integrationsarbeit und Schnittstellenkonfiguration leicht mehr Zeit in Anspruch, als die Konfiguration der eigentlichen Bildverarbeitungsfunktionen. Der Datenaustausch zwischen Leitrechner, Anlage und Bildverarbeitung kann die unterschiedlichsten Schnittstellen, Bussysteme und Datenformate erfordern.
Konfrontiert mit den unterschiedlichsten Schnittstellen
Teilweise findet man sich mit einem Mix aus klassischen Schnittstellen und modernsten Kommunikationstechniken bzw. Bussystemen konfrontiert. Selbst in international tätigen Konzernen kommen oft unterschiedliche Bussysteme zum Einsatz, z. B. Profibus in Deutschland und Interbus in der britischen Niederlassung. Bildverarbeitungen müssen sich auch in historisch gewachsene Automatisierungsstrukturen, die nicht immer den neuesten Standards folgen, möglichst nahtlos einfügen. Das ist insofern wichtig, weil vorhandene Anlagen in vielen Fällen modernisiert werden sollen.
Die Unterstützung einer großen Schnittstellenvielfalt ist aus diesen Gründen ein wichtiger Schwerpunkt der Bildverarbeitungssoftware V60 aus dem Hause Vision Tools. Dem System liegen 20 Jahre Projektarbeit und Bildverarbeitungs-Know-how bei verschiedensten Branchen und Einsatzbereichen zugrunde. Sämtliche deutsche Automobilhersteller, viele Zulieferer der Automobilindustrie und weitere namhafte Unternehmen des Maschinenbaus und der Elektroindustrie finden sich im Kundenkreis der Waghäuseler BV-Spezialisten. In diesem Rahmen werden fortlaufend Schnittstellenlösungen für relevante Systeme und Standards erarbeitet.
Zahlreiche vordefinierte Objekte
V60 deckt als universell einsetzbares Bildverarbeitungssystem für Industrie-PCs unter Windows die vollständige Bandbreite einfacher bis komplexer Aufgabenstellungen ab. Dazu gehören Vollständigkeitskontrolle, Typunterscheidung, Teilevermessung und Teilelokalisierung ebenso wie Oberflächenkontrolle, Schriftzeichenerkennung, das Lesen von Data-Matrix-Code oder Funktionen zur Roboterführung. In der durchgehend objektbasierten Struktur und Bedienphilosophie stehen dem Anwender, in 11 Rubriken unterteilt, mehr als 270 fertige Objekttypen zur Auswahl, z. B. zur Bildaufnahme, Bildverarbeitung, Visualisierung, Berechnung, Verwaltung usw. Projekte realisiert man durch interaktives Zusammenstellen der Erkennungs- und Prüfabläufe aus diesen vorgegebenen Objekten. Für Anwendungen mit einer oder mehreren Kameras und komplexen Prüfkriterien sind spezielle Verwaltungsobjekte vordefiniert, die Abläufe steuern und Bildersammlungen und Variantendefinitionen verwalten.
Das Spektrum der Schnittstellen- oder E/A-Objekte reicht von klassischen analogen und parallelen digitalen Verbindungen, über serielle Schnittstellenstandards und Feldbusse wie Profibus, Interbus und CAN/DeviceNet bis hin zu TCP/IP bzw. Industrial Ethernet. Vision Tools unterstützt dazu die Schnittstellen-Hardware zahlreicher Hersteller auf dem Markt, die für Industrie-PCs in der Regel als PCI-Einsteckkarten oder CompactPCI-Module, bei fehlenden Steckplätzen auch als serielle Module angeboten werden.
Von der Robotersteuerung bis zur Qualitätssicherung
Die möglichen Kommunikationsaufgaben in den BV-Anwendungen sind vielfältig. Es gilt Triggersignale von der Steuerung oder entsprechenden Sensoren zu empfangen, Robotersysteme oder Handhabungsautomaten mit der BV zu synchronisieren, die Beleuchtung ein- oder auszuschalten, die Kamera ferngesteuert zu positionieren oder deren Verstärkungsfaktor (analog) an die Lichtverhältnisse anzupassen. Am Ende jedes Prüfvorgangs müssen die Ergebnisse der Bildanalyse gegebenenfalls nicht nur an die übergeordnete Steuerung, sondern auch an firmenübergreifende ERM-Systeme und Qualitätssicherungen nach ISO9000 ff. weitergeleitet werden. So lässt sich 100%ig rückverfolgen, wo und wann was geprüft wurde und im Zweifelsfall nachweisen, dass genau das richtige Zulieferteil verbaut worden ist.
Aktuell geht der Trend eindeutig in Richtung TCP/IP, was sowohl auf technische als auch wirtschaftliche Gründe zurückzuführen ist. Bei der Anbindung an zentrale Server von Unternehmensnetzen, Qualitätssicherungen und Leittechnik führt nichts am Ethernet-Standard vorbei. Der Massenmarkt sorgt für kostengünstige Hardware und bei der Nutzung fallen keinerlei Lizenzgebühren an, im Gegensatz zu manch anderem System. Auch für Anwendungen mit harten Echtzeitanforderungen gibt es inzwischen entsprechende Industrial-Ethernet-Lösungen, z. B. ProfiNet.
Kommunikationsfreudig in allen Situationen
Neben einfachen Standardkonfigurationen beherrscht V60 sowohl technisch anspruchsvollere Kommunikationssysteme als auch typische Vertreter aus früheren Tagen. Häufig sind die PCI-Steckplätze z. B. durch kompakte Panel-Bauformen der Industrie-PCs zahlenmäßig eingeschränkt. In solchen Fällen bietet sich die Verwendung von Multifunktions- oder Kombikarten an, die mehrere verschiedene Schnittstellentypen Platz sparend auf einem Board vereinen, z. B. eine Reihe analoger und digitaler Ein-/Ausgänge. Selbstverständlich finden dabei alle für Industrieumgebungen wichtigen Kriterien Berücksichtigung, z. B. 24-V-Signalpegel, EMV-Schutz gegen Störeinstrahlung bzw. Abstrahlung oder Übertemperatur- und Überspannungsschutz.
Zur Kommunikation mit Robotern wurden lange Zeit serielle Verbindungen auf Basis von RS-232 verwendet. Hier hat das Siemens-Protokoll 3964R mit seinem komplexen aber besonders sicheren Handshake hohe Bedeutung erlangt. Manche Kunden haben eigene Standards festgelegt, wie z. B. der VW-User-Standard im Volkswagen-AUDI-Konzern, der auf verschiedenen Bussystemen laufen muss. Sollen andererseits analoge Werte in rauen Industrieumgebungen oder über größere Distanzen störsicher übertragen werden, sind 0(4)…20-mA-Stromschnittstellen die richtige Wahl. Die 4…20-mA-Variante hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie Leitungsbrüche sofort detektiert. In Standardsituationen kommt für die analoge Kommunikation meistens die 0…10-V-Spannungsschnittstelle zum Einsatz. In der Praxis braucht man weiterhin 24-V-Schnittstellen für die Ansteuerung von Schrittmotoren oder zum Schalten der Beleuchtung, Möglichkeiten zum Informationsaustausch mit einer Soft-SPS oder die Unterstützung von Wandlerkarten von seriell auf Profibus, Interbus oder parallele Datenübertragung.
Software-Schnittstellen auf dem Vormarsch
Auch Software-Schnittstellen werden immer wichtiger, z. B. OPC/OLE. Das sich auf Microsofts OLE COM (component object model) und DCOM (distributed component object model) gründende System erlaubt einen herstellerunabhängigen Datenaustausch nach dem Client-Server-Prinzip. V60 kann sowohl als OPC-Client wie auch als OLE-Server fungieren, d. h. es ist in der Lage, die Daten entfernter Systeme zu verarbeiten oder eigene Informationen für diese bereitzustellen. OPC eignet sich für die Befehlsübermittlung, für Überwachungs- und Alarmfunktionen und Datenarchivierungen.
Fazit: Keine Angst vor Schnittstellen
Auch in der Bildverarbeitung können Anwender jetzt von den Vorteilen eines Standardsoftware-Pakets profitieren. V60 zeichnet sich durch bewährte BV-Funktionen, einfache Handhabung, universelle Einsatzmöglichkeit und Flexibilität sowie Kosteneffizienz aus. Im Gegensatz zu Sonderentwicklungen stellt ein breiter Anwenderkreis von Standardsoftware eine kontinuierliche Weiterentwicklung des Systems sicher. Dabei ist eine Orientierung an aktuellen und künftigen (Schnittstellen-)Trends obligatorisch.
VisionTools Bildanalyse Systeme, Waghäusel
QE 530
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