Happy Birthday, Komponentensystem

Die Herausforderungen des Machine Vision – Alltages sind vielfältig: ständig wechselnde Aufgabenstellungen, schmale Zeitfenster für Realisierung des Projektes, Schwierigkeiten bei der Verknüpfung von Komponenten verschiedener Hersteller, Lieferverzögerungen, Unmöglichkeit der Anpassung von Serienprodukten an die Applikation, und und und.

Ein Komponenten-Baukasten für Machine Vision von einem Lieferanten ist dafür die Lösung. Seit 1997 stellt Vision & Control mit dem „Vision & Control – Komponentensystem“ Maschinen- und Anlagenbauern sowie Automatisierungstechnikern einen revolutionären Ansatz zur effektiven Lösung ihrer Machine Vision – Aufgaben zur Verfügung. Dazu gehören Bildverarbeitungssysteme für die Industrie (Hard- und Software), robuste LED-Beleuchtungen, industrietaugliche Optiken sowie mechanische Komponenten zum Einrichten und Justieren der Bildverarbeitungsanlage. Der Clou dabei: alle für die Machine Vision – Lösung notwendigen Komponenten sind modular und zueinander passend gestaltet, dass mechanische und elektrische Anpassarbeiten vollständig entfallen können. Das eröffnet Systemintegratoren enorme zeitliche Einsparpotenziale. Kostspielige Sonderlösungen und provisorische „last minute-Lösungen“ gehören der Vergangenheit an. Die Zeit von der Idee bis zur Realisierung schrumpft von Monaten auf Tage.

Die Entwickler des Vision & Control – Komponentensystems denken dabei weit voraus. Ziel war und ist es immer, Innovationen, Technologien, Prinzipien und Algorithmen zu nutzen, die dem Stand der Technik entsprechen und dennoch robust und zuverlässig arbeiten. Als gestandene Praktiker aus der Industrie kennen sie dabei die zwingenden Vorgaben: dauerhafte Verfügbarkeit der Komponenten, Zugriff auf Standardkomponenten, zeitsparende Einsatzbedingungen sowie Anschluss an Industriestandards (Objektivanschlüsse, Weitbereichsspannungseingänge, Schnittstellen, Fernsteuerung, Robustheit).

Drei Produktbereiche bilden dabei die Hauptbestandteile des Komponentensystems: Vision Systeme, Beleuchtungen und Optiken – also alles, was Machine Vision braucht.

Als Kern der Machine Vision – Lösung wird der Produktbereich „Vision Systeme“ kontinuierlich erweitert. Seit der ersten Smart Camera pictor von 1996 sind zahlreiche neue Baureihen an Smart Cameras, Vision Sensoren und Mehrkamerasystemen vicosys entwickelt worden, die immer an vorderster Front im Wettbewerb stehen. Herausragendes Highlight ist dabei, dass alle Systeme über ein standardisiertes Fernsteuerprotokoll in Automatisierungsanlagen eingebunden oder mit der gemeinsamen Bedienoberfläche vcwin bedient werden können. Einmal gelernt, beherrscht der Anwender auf einen Schlag alle Vision Systeme: vom einfachsten Sensor bis zum komplexesten Mehrkamerasystem, alte, gegenwärtige wie zukünftige Systeme. Diese richtungweisende Herangehensweise macht es besonders einfach, immer das genau passende Vision System auswählen zu können. Beispielgebend sei hier das erste Megapixel-Messsystem im Kameragehäuse aus dem Jahr 1998 erwähnt. Erstmals wurde damals präzise online-Messtechnik dezentral in gesamten Fertigungslinien möglich. Die dazu notwendigen technologieweisenden Entwicklungen auf den Gebieten Bildverarbeitung und Kameratechnik reichen bis an den Anfang der 1980er Jahre zurück (Bild 5).

Machine Vision – Lösungen leben vor allem (bis zu 60%) vom Design der Beleuchtungstechnik. Zielgerichtet wurde dementsprechend der Bereich der Beleuchtungskomponenten mit seinen mehr als 500 verschiedenen vicolux Beleuchtungen stark ausgebaut (Bild 5b). Vision & Controls Schrittmacherrolle bei der Entwicklung innovativer LED-Beleuchtungskonzepte beweist sich durch die Vielfalt an Ansteuermöglichkeiten, Weitbereichsspannungseingänge, thermisches Temperaturmanagement oder auch durch die Vorstellung der ersten adaptiven Beleuchtung für frei einstellbare zeitliche und örtliche Helligkeitsverteilung im Jahr 2005. Vorreiter sein heißt, auch in extreme Bereiche vorzudringen, wie zum Beispiel mit bis zu 2m LED-langen Linienbeleuchtungen für Lichtschnitt (Bild 5a).

Das Optik-Know-How griff Vision & Control schon Anfang der 1990er Jahre auf und brachte das bis dato weitgehend ungenutzte Prinzip der Telezentrie bei Optik und Beleuchtung zur Marktfähigkeit. Mit diesem Wirkprinzip wurde die industrielle Bildverarbeitung als Mess- und Prüftechnik für die Industrie robust und vielfach überhaupt erst einsatzfähig. Die bis dahin eingesetzten Objektive aus der Fototechnik wurden durch die Entwicklung von industrietauglichen und präzisen Objektiven mit fixierbarer Blendeneinstellung ersetzt (Bild 2).

Der Produktbereich Optiken steht weitgehend für die Präzision in der Machine Vision. Besonders repräsentiert wird dieser Bereich von durchgehenden Objektivbaureihen telezentrischer vicotar Messobjektive mit Gesichtsfeldern < 1 mm bis hin zu Großfeldobjektiven (Gesichtsfeld > 300 mm). In Leichtbauweise und mit richtungweisenden optischen Komponenten ausgerüstet, werden damit auch große Objekte geprüft und inspiziert (Bild 6). Bildaufnehmer bis 1 Zoll können verwendet werden, und das bei geringster Verzeichnung und bester Auflösung auch für Megapixel-Bildaufnehmer. Weitere Baureihen entozentrischer Objektive und spezieller optischer Systeme vervollständigen den Produktbereich Optik.

Die Einteilung in die Produktbereiche spiegelt sich im online-Beratungszentrum wieder. Um allen Nutzern des Vision & Control – Komponentensystems ihre Problemlösung möglichst einfach zu machen, wird der Nutzer durch jede der Produktgruppen systematisch geführt und erhält zu jedem Produkt umfangreiche Informationen zu Anwendung, Aufbau, Einbau sowie komplette CAD zum Download und Kombinationsmöglichkeiten mit Produkten der anderen Produktgruppen. Durch die Abstimmung der Komponenten aufeinander ergeben sich ungezählte Kombinationsmöglichkeiten.

Entwicklungskompetenzen in allen drei Produktgruppen Vision Systeme, Beleuchtungen, Optiken schaffen die Möglichkeit, Produkte zu modifizieren, OEM-Produkte zu fertigen oder spezielle Neuentwicklungen für Serienmaschinen zu liefern.

Ein Blick zurück in die Mitte der 1990er Jahre: Komponenten für industrielle Bildverarbeitung in Maschinen waren kaum zu finden. Jeder Lieferant kochte sein eigenes Süppchen, „bastelte“ proprietäre Lösungen als schwer wiederholbares Unikat. An Standardisierung war im Entferntesten nicht zu denken. Es wirres Gemisch aus klassischer Fototechnik, Baumarkt-Produkten, Bastellösungen, Bildverarbeitungsrechnern und Fernsehkameras beherrschte die Räumlichkeiten der Entwickler.

Das Komponentensystem wird begründet

Jahrelange Erfahrungen mit industrieller Bildverarbeitung, die bis an den Anfang der 1980er Jahre zurückreichen, führten bei Vision & Control bei der Integration von Bildverarbeitungssystem in Maschinen und Anlagen zu zahlreichen Entwicklungen im Bereich Hard- und Software, Optik und Beleuchtung. Die althergebrachte Herangehensweise der Einzellösungen mit wenig professionellen und kaum wiederholbaren Spezialanfertigungen wurde gründlich analysiert. Nach sorgfältiger Systematisierung, Definition von Baureihen und Anpassung der Komponenten wurden 1997 die ersten definiert zusammenpassenden Komponenten der Bereiche Optik, Beleuchtung, Vision Systeme und Zubehör als „Vision & Control – Komponentensystem“ eingeführt. Das weltweit erste Baukastensystem der Machine Vision für Maschinen- und Anlagenbauer sowie Automatisierungstechniker war begründet. Das damalige Produktspektrum von knapp 130 Komponenten mutete im Vergleich zur heutigen Vielfalt recht spärlich an (Bild 1, 2, 3).

Das Komponentensystem wächst

Von nun an wurde das Komponentensystem gezielt und kontinuierlich weiterentwickelt. In Folge der ständig ansteigenden Nachfrage wuchs auch Vision & Control. Daraus resultierend wurden einzelne Entwicklungsgruppen gegründet, die für die Produktbereiche Optik, Beleuchtung und Vision Systeme zuständig sind. Heute arbeiten dort zahlreiche erfahrene Entwicklungsingenieure, die stetig die Weiterentwicklung des ganzheitlichen Komponentensystems vorantreiben. Eines aber ist geblieben: der Grundsatz, dass alle Komponenten ein Maximum an Kombinationsmöglichkeiten aufweisen, um sie in einer möglichst universellen Weise einsetzen zu können.

Zuverlässigkeit wird belohnt: Die ISO9000-Zertifizierung

Das Jahr 2001 markiert weitere wichtige Meilensteine in der Entwicklung des Komponentensystems: Komponentenentwicklung, -produktion und der Vertrieb werden ISO9001:2000 zertifiziert. Das garantiert gleichbleibend hohe Qualität und Liefertreue. So können auch noch Jahre später einzelne Komponenten originalgetreu als Ersatzteile nachgeliefert werden.

Ebenfalls im Jahr 2001 wird in Weimar aus Vision & Control heraus die Vision Academy als erste produktneutrale Aus- und Weiterbildungseinrichtung gegründet, deren Geschäftsgegenstand Training zur Technologie Machine Vision ist. Denn es zeigt sich immer mehr, dass der Siegeszug der Machine Vision nicht nur durch fehlende Komponenten, sondern auch durch fehlendes Wissen gebremst wird.

Millionenfach bewährt

Im Jahr 2002 überschritt das Komponentensystem die Anzahl von 1.000 unterschiedlichen Komponenten. Heute, 10 Jahre nach Einführung, ist aus dem bescheidenen Anfang von 1997 ein ausgewachsener Pool von mehr als 1.200 Komponenten geworden – ein Ende der Weiterentwicklung ist nicht abzusehen. Damit betont Vision & Control seinen Anspruch als Schrittmacher der Technologie Machine Vision durch seine Innovationskraft.

Das Komponentensystem unaufhaltsam auf Erfolgskurs

Seit nunmehr 10 Jahren unterstützt das Vision & Control-Komponentensystem weltweit Maschinen- und Anlagenbauer, Ingenieure und Techniker bei professionellen, effektiven und kreativen Problemlösungen von Machine Vision – Projekten. Mehrere 100.000 erfolgreiche Applikationen mit dem Komponentensystem sind mittlerweile im Einsatz. Tendenz steigend, denn das Komponentensystem wird kontinuierlich weiterentwickelt.

Mit weitreichenden Serviceleistungen unterstützt der Hersteller die Auswahl und den effektiven Einsatz durch ausführliche Internet-Tools, aussagekräftige Details, komplette 3D-CAD-Daten zum Download sowie Telefon- und on-site-Service. Tagesaktuell stehen die Informationen im Internet unter www.vision-control.com zur Verfügung.

Die ISO-Zertifizierung aller Produkte gibt die Gewähr für eine langjährige und schnelle Nachlieferbarkeit, die durch weltweite Partner auf dem gesamten Globus sichergestellt ist (Bild 7).

QE 533

Die steigende Anzahl der Anwendungen zeigt es, die Bildverarbeitung hat ihren Platz in der Industrie gefunden. Automatisierungstechniker, Maschinen- und Anlagenbauer nutzen Vision Systeme von Vision & Control bei der automatisierten Prüfung, der Materialflusssteuerung und der Prozesskontrolle zur Durchsetzung einer 100%-Kontrolle im modernen Qualitätsmanagement. Machine Vision Systeme steigern die Produktqualität und machen Fertigungsprozesse sicherer. Frühzeitig lassen sich Fehler erkennen und rechtzeitiges Eingreifen in den Prozess spart Kosten und Zeit.

Das Komponenten-System von Vision & Control ist an keinen speziellen Industriezweig gebunden. Universell eigenen sie sich für Prüf- und Steuerungsaufgaben u.a. in der Elektronikindustrie, Kunststoffindustrie, Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, Kosmetik-und Medizinindustrie, Verpackungsmaschinenbau, Papier- und Druckmaschinenbau, Metallverarbeitende Industrie, bei Automobilzulieferer und in der Robotik. Dazu sind heute viele Anwendungsmöglichkeiten noch nicht einmal angedacht. Die folgende Auflistung zeigt nur einige wenige Einsatzmöglichkeiten auf:

Das Komponenten-System von Vision & Control umfasst momentan 1.200 Komponenten aus den Bereichen Kameras, bildverarbeitende Sensoren, Optiken und Beleuchtungen. Es lässt sich jeder Herausforderung anpassen. Und das dies so bleibt, werden wir ständig an der Erweiterung zum Nutzen der Kunden arbeiten.