Das Bildverarbeitungssystem Camat verzichtet auf externe Baugruppen. Seine Handhabung und Bedienung erfolgen äußerst einfach über ein spezielles Bedienelement. Die richtige Beratung bereits in der Entwurfsphase einer Prüfaufgabe erspart Zeit, Aufwand und Geld.
Martin Schulte, Techniker, Gebietsverkaufsleiter, Sitron Sparkuhle GmbH, Isernhagen
In der Bildverarbeitung geht der Trend der letzten Jahre hin zum integrierten Bildverarbeitungssystem beziehungsweise zum intelligenten Sensor. Die Systeme sind kleiner und kostengünstiger geworden, was nicht nur völlig neue Märkte eröffnete, sondern auch höhere Stückzahlen zur Folge hatte. Mit steigender Verbreitung von Bildverarbeitungssystemen ist auf Dauer ein externer Service weder praktikabel noch überhaupt wirtschaftlich umsetzbar. So müssen zukünftig die Bediener vor Ort das System beherrschen. Dies ist jedoch nur durch eine entsprechend einfache Handhabung des gesamten Systems zu gewährleisten. Hier setzt das Bildverarbeitungssystem Camat neue Maßstäbe.
Aufbau des Systems
Camat ist ein intelligenter Vision-Sensor zur Aufzeichnung und Auswertung von Videosignalen speziell für industrielle Echtzeitmess- und Prüfaufgaben. Das komplette Bildverarbeitungssystem besteht aus:
l Kamera mit integriertem Rechner,
l Anwendungssoftware,
l handliche Tastatur mit Magnethalterung und abnehmbarem Interfacekabel zum Erstellen und Konfigurieren von Programmen oder zur Datensicherung auf einem PC,
l Objektiv,
l Stromversorgung,
l SPS-Kabel zum Anschluß der je vier digitalen Ein- und Ausgänge
l Video-Kabel zum Anschluss eines Monitors.
In der Kamera sind bereits alle notwendigen Komponenten eines Bildverarbeitungssystems enthalten, das heißt externe Baugruppen sind nicht mehr nötig. Das System befindet sich in einem kompakten Gehäuse, wodurch die Integration in bestehende oder auch neue Anlagen einfach und damit kostensparend ist.
Bereits in der Planungsphase der Bildverarbeitung ist jedoch die entscheidende Bedeutung der Beleuchtungsauswahl zu beachten. Sowohl die Montage der Kamera als auch die Aufgabenstellung der Mess- und Prüfaufgabe müssen auf die Beleuchtungsverhältnisse abgestimmt werden oder umgekehrt. Die Kamera verfügt jeweils über vier digitale Ein- und Ausgänge. Ein Eingang wird zur Triggerung benötigt, die restlichen drei Eingänge können extern zum Beispiel mit einer SPS beschaltet werden, um ein Prüfprogramm auszuwählen und zu starten. So lassen sich mit nur einer Kameraeinstellung verschiedene Prüfaufgaben durchführen. Die vier Ausgänge unterliegen einer festgelegten Logik:
Ausgang 0: System ok/(fataler) Fehler (zum Beispiel Beleuchtung ausgefallen),
Ausgang 1: Camat betriebsbereit (Handshake SPS),
Ausgang 2: Ergebnis gut/schlecht,
Ausgang 3 : Blitz auslösen (Ansteuerung eines externen Blitzes zur Optimierung der Lichtverhältnisse).
Die weiteren Schnittstellen der Kamera sind der Spannungseingang, der Ausgang zum Bediengerät (RS 232) und der Videoausgang (VGA-Ausgang bei Farb-Camat).
Einfache Bedienung
Bei der Entwicklung von Camat spielte die Bedienerfreundlichkeit und die einfache Anwendung beziehungsweise Einrichtung eine entscheidende Rolle. Die Erstellung eines Prüfprogramms erfordert weder spezielle Kenntnisse der Bildverarbeitung noch der Programmierung.
Der implementierte menügeführte Programmeditor macht die Prüfprogrammerstellung in Verbindung mit dem eigens dafür entwickelten Bedienelement spielend einfach. Nach einem Einlernvorgang („Teach-In“) kann der Anwender Grenzwerte und Toleranzen definieren, Ist- und Soll-Werte vergleichen und 100 Prozent kontrollieren. Die Prüfaufgabe wird an einem Videobildschirm konfiguriert, parametrisiert, geändert und getestet. Das erstellte Prüfprogramm wird intern abgespeichert und kann manuell oder durch externe Initiatoren gestartet werden.
Der Camat kann bis zu 15 Prüfprogramme speichern. Ein Prüfprogramm setzt sich aus maximal 15 in beliebiger Reihenfolge angeordneten Modulen zusammen, die nacheinander in dieser vorgegebenen Reihenfolge abgearbeitet werden. Folgende vordefinierten Module stehen zur Zeit zur Verfügung: Helligkeit, Fläche, Winkel, Kanten, Kreis, Länge, Muster und Farbe.
Dabei berücksichtigen die Module die von vorherigen Modulen zur Verfügung gestellten Messergebnisse, zum Beispiel Offsets bezüglich Position, Winkel oder Helligkeit. In einem letzten Schritt wird ein Modul zur Ergebnisverknüpfung ausgeführt, in dem alle Teilergebnisse beliebig zu einem Gesamtergebnis verknüpft werden.
Das System verfügt werkseitig über acht Sprachen: Deutsch, Englisch, Spanisch, Französisch, Italienisch, Niederländisch, Portugiesisch und Türkisch. Das Wechseln zwischen den einzelnen Sprachen ist äußerst einfach über die Menüstruktur möglich. Damit lässt sich das in der Landessprache konfigurierte Prüfsystem problemlos weltweit einsetzen. Auf Wunsch können auch weitere Sprachen integriert werden.
Unterschiedlichste Einsatzgebiete
Die kompakte Bauweise und das sehr gute Preis-Leistungsverhältnis sowie die einfache Handhabung eröffnen dem Bildverarbeitungssystem die unterschiedlichsten Einsatzgebiete. Stellvertretend werden an dieser Stelle einige Anwendungsgebiete genannt:
l Vollständigkeitskontrolle: Stückzahl in einem Set kontrollieren, Bestückungskontrolle zum Beispiel in einem Karton oder einer Flaschenkiste,
l Teileerkennung: Eingesetztes Teil auf Richtigkeit prüfen, zum Beispiel Unterlegscheibe, Dichtungen usw.,
l Verpackungskontrolle: Kontrolle auf korrekte Verpackung zum Beispiel Design, Abmessung, Aufdruck,
l Positions- und Lagekontrolle: Kontrolle von Zuführteilen auf einem Band auf Lage, Position, Drehung,
l Bestückungskontrolle: Kontrolle der Montage von Schrauben, richtigen Unterlegscheiben usw. oder Bestückungskontrolle bei Leiterplatten,
l Etiketten- und Musterprüfung/Zeichenerkennung: Kontrolle von Etiketten auf Vorhandensein, Abmessungen, Position, Vollständigkeit, Chargennummer und Qualität des Aufdrucks,
l Farbkontrolle: Kontrolle und Vergleich farblicher Oberflächen, zum Beispiel von Teilen aus einer Lackierstraße, LED-Funktionstest.
Anhand einiger Applikationsbeispiele sollen nachfolgend die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten des Camat Bildverarbeitungssystems skizziert werden.
Lagekontrolle
Aufgabe: Auf einem Transportband werden Schindeln einem automatischen Abstapelsystem zugeführt. Im kleinsten Format liegen acht Schindeln parallel nebeneinander, im größten Format zwei Schindeln. Zur Abstapelung müssen die Schindeln parallel zum Transportband liegen. Die Schieflage einer Schindel muss erkannt und ein Ausgangssignal zum Aussortieren der Schindel bereitgestellt werden.
Lösung: In einem Abstand von 700 mm überprüft der Camat die zwei gegenüberliegenden Seiten eines Schindelpaares. Bei Lösung der Aufgabe über Winkelmodule wird der Winkel der Schindelkante zur X- beziehungsweise Y-Achse mit dem Sollwinkel unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranz verglichen. Bei Überschreitung des definierten Wertes wird das Ergebnis als Fehler ausgegeben. Bei Lösung der Aufgabe mit dem Kantenmodul wird der kürzeste Abstand zwischen zwei parallelen Schindelkanten ermittelt und mit dem Sollwert verglichen. Liegt der Abstand der beiden Schindeln nicht im Toleranzbereich, gibt es ein Fehlersignal.
LED-Prüfung
Aufgabe: In einem LED-Beleuchtungsfeld muss die Funktion jeder einzelnen LED überprüft werden. Das menschliche Auge ist bei dieser Aufgabe auf Dauer überfordert.
Lösung: Der Camat verfügt auch über ein Farbmodul. Über jede einzelne LED wird ein Prüffenster gelegt und die richtige Farbe der LED überprüft. Die RGB-Anteile jeder LED werden ermittelt und mit einem Referenzwert inklusive Toleranz verglichen. So können nicht nur die Funktion der LED sondern auch die Intensität der Beleuchtung geprüft werden. Bei der Lösung mit der S/W-Version mittels Flächen- oder Helligkeitsmodulen wird ein Grauwertvergleich vorgenommen. Eine Farbunterscheidung ist in diesem Fall nicht möglich.
Etikettenerkennung
Aufgabe: Es soll überprüft werden, ob Verpackungen mit Etiketten versehen sind.
Lösung: Eine Triggerlichtschranke zwischen den beiden Rollgängen löst die Bildaufnahme des Camat aus. Bei der Lösung mit Kantenmodulen wird das Etikett bedingt durch den Kontrast zum Untergrund erkannt. Bei der Lösung mit Flächenmodulen wird der Grauwert des Etikettes mit dem auf dem Paket befindlichen roten Streifen verglichen und somit erkannt. Bei der Lösung mit Mustermodulen wird in einem Musterfenster der Grauwert eines Etikettes eingelernt. In einem dann zu definierenden Suchfenster wird das eingelernte Muster an beliebigen Positionen gesucht.
Durchmesserkontrolle
Aufgabe: An einem Handarbeitsplatz werden in ein Ventil Plättchen unterschiedlichen Durchmessers eingelegt. Greift ein Arbeiter in die falsche Materialkiste werden die Ventile mit Plättchen falschen Durchmessers bestückt.
Lösung: Der Camat prüft über das Kreismodul den Durchmesser des eingelegten Plättchens. Pro Plättchendurchmesser gibt es ein Prüfprogramm. Da sich die Plättchen lediglich in einer Toleranz von 1,5 mm bewegen, ist zu einer sicheren Erkennung die optimale Ausleuchtung des Arbeitsplatzes unbedingt erforderlich. Es sind zwei zusätzliche Weißlichtquellen installiert.
Vollständigkeitskontrolle
Aufgabe: An einem Zylinder muss überprüft werden, ob eine Gleitscheibe vorhanden ist.
Lösung: Der Camat fixiert in einem Abstand von circa 200 mm die rote Gleitscheibe. Entsprechende Beleuchtung hellt die Gleitscheibe auf, damit sie sich von dem Metall abhebt. Ein Flächenmodul wertet die helle Fläche aus und erkennt die Gleitscheibe. Mit dem Einsatz eines Farb-Camat kann ein Farbmodul die rote Gleitscheibe sicher erkennen.
Intelligente Lösungen
Die Handhabung und Konfigurierung des Camat-Bildverarbeitungssystems ist für den Anwender bestmöglich optimiert worden. Die intelligente, einfache und kostengünstige Lösung einer Prüfaufgabe liegt jedoch schon in der Projektierungsphase. Oftmals kann eine Prüfaufgabe durch kleine Veränderungen erheblich optimiert oder vereinfacht werden. Das erfordert Know-how und Erfahrung. Die Firma Sitron Sparkuhle GmbH aus Isernhagen bei Hannover verfügt in Deutschland über ein flächendeckendes Netz an Applikationsingenieuren, die auch kurzfristig mit Rat und Tat zur Seite stehen können, um auch schwierige Prüfaufgaben intelligent zu lösen.
Weitere Informationen A QE 400
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