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Visionen in Farbe

Intelligente Vision Sensoren erkennen jetzt auch Farben
Visionen in Farbe

Endlich hat das triste grau in grau ein Ende. Die Welt wird bunt! Der Elektronikkonzern Matsushita macht es möglich: Auswertungen, Fehlererkennungen endlich auch in Farbe. Eine neue Ära hat begonnen: sortieren nach Farben, Vollständigkeitsprüfung von farbigen Bereichen und vieles mehr – und all dies ab 1.190 Euro …

Dipl.-Ing. (FH) Jochen Sander, Produktmanager für Bildverarbeitung, Matsushita Electric Works Deutschland GmbH, Holzkirchen

Nicht immer ist ein vollständiges Bildverarbeitungssystem für einfache Erkennungs- und Inspektionsaufgaben notwendig. Es wäre zu überdimensioniert, zu teuer. Der Einstieg in Kompaktbildverarbeitungssysteme beginnt bei ca. 4000 Euro und beinhaltet Kamera, Auswerteeinheit, Monitor und Zubehör. Ein Preis, der viele Kunden schon im Vorfeld abschreckt.
Die optimale Alternative ist der Visionsensor LightPix von Matsushita. Er löst Applikationen im Grenzbereich zwischen herkömmlicher Sensorik und Bildverarbeitung schnell, zuverlässig und kostengünstig – ab 1.190 Euro geht’s los, je nach Ausführung und Leistungsfähigkeit liegt die obere Grenze bei ca. 1.700 Euro.
Da dieses System sehr einfach zu bedienen ist werden Rüstkosten minimiert. Mitarbeiter werden in die Lage versetzt innerhalb weniger Minuten z.B. Konfigurationen auf Knopfdruck abzuändern oder aber neu vorzugeben.
Der günstige Preis ermöglicht es, diese intelligenten Sensoren an vielen Stellen in der Produktion einzusetzen, die bisher umständlich mit klassischen Optosensoren bestückt sind. Die Vorteile des LightPix sind offensichtlich. Statt einer punktuellen Messung, erfolgt die Kontrolle im gesamten Bildfeld. So spielen Lageabweichungen eine deutlich geringere Rolle als bei punktuell messenden Optosensoren. Zudem kann die Farbkamera des LightPix Farben als weiteres Auswertekriterium verwenden, was zusätzliche Sicherheit bringt.
Um tatsächlich nicht nur Qualität sondern auch Preisvorteile zu bieten, hat Matsushita von Anfang an LightPix als modulares System entwickelt. Die Module werden jeweils gemäß den entsprechenden Anforderungen ausgewählt. Zur Zeit stehen 16 Varianten mit unterschiedlichen Funktionen und Bildfeldgrößen zur Verfügung Das Motto lautet: Kosten sparen und trotzdem Qualität maximieren.
Ein System besteht aus Sensorkopf, Bedieneinheit und 2„ LCD-Farbmonitor. Monitor und Bedieneinheit werden nur ein Mal benötigt, nach der Einrichtung können sie entfernt und für andere Sensoren genutzt werden, da der Sensorkopf autark arbeitet.
Die Konfiguration des Sensors ist innerhalb kürzester Zeit abgeschlossen, die Kontrollfunktion wird an der Bedieneinheit ausgewählt und das Prüfteil wird per Knopfdruck eingelernt. Der Anwender muss dann nur noch die vorgegebenen Grenzwerte einstellen, dies ist nicht mehr als ein Knopfdruck.
Der Matsushita Vision Sensor ist keine Vision sondern Wirklichkeit. Was die nachstehenden Beispiele zeigen:
Verschlusskontrolle von Kunststoffflaschen
Ein namhafter deutscher Lohnabfüller aus dem Kosmetik- und Lebensmittelbereich stand vor der Aufgabe sicher zu stellen, dass die Klappverschlüsse von Kunststoffflaschen zuverlässig geschlossen waren. Läuft eine Flasche aus, wird dadurch meist die gesamte Palette verschmutzt und der Abnehmer schickt die gesamte Palette zurück, was hohe Kosten verursacht.
Versuche die Aufgabe mit Sensoren zu lösen, brachten nicht die gewünschte Zuverlässigkeit. Aufgrund der Vielzahl der unterschiedlichen Kappenformen und Farben, mussten Sensoren immer wieder neu eingestellt werden. Zudem schwankte die Höhe der Flasche durch Fertigungstoleranzen und eine ungenaue Bandführung.
Der LightPix AE10 bot dagegen eine einfach und zuverlässige Lösung. Mit einem kleinen Prüffenster wird der Verschlussbereich überwacht (Bild 2). Ist die Kappe nicht vollständig geschlossen, ist ein kleiner schwarzer Schatten zu sehen, den der LightPix erkennt. Nach der Grundkonfiguration reicht es zum Einlernen aus, eine neue Flasche vor den Sensor zu stellen und anzulernen. Gegebenenfalls muss noch der Bereich des Prüffensters verschoben werden.
Die Lageabweichungen spielten bei einem Bildfeld von 20x25mm² keine Rolle. Auch unterschiedliche Farben beeinflussen die Auswertung dank des Farb-CMOS-Chip und der Weißlichtbeleuchtung nicht. Mit der Farbkontrolle können Taktzeiten bis zu 50 Teile/s erreicht werden.
Montagekontrolle von Rückhaltefeder
Bei der Montage von Gurtschlössern für Autogurte wird eine Rückhaltefeder manuell eingesetzt. Dabei kann es vorkommen, dass die Feder vergessen wird oder nicht richtig verrastet ist und aus der Aufnahme springt (Bild 3).
Durch seine punktförmige Messweise war eine Kontrolle mit Sensoren auch in diesem Fall schwierig. Der Visionsensor LightPix dagegen kann die Feder unabhängig von Ihrer Lage erkennen. Der Sensorkopf wurde so zur Feder ausgerichtet, dass sie bei korrekter Montage deutliche Lichtreflexe wirft. Fehlt die Feder oder ist sie nicht eingerastet fehlen diese markanten Reflexionen und das Gurtschloss wird als fehlerhaft erkannt.
Einbauprüfung von Lampensockeln
In einer Fertigungstrasse für Leuchtstoffröhren-Sockeln kommt es bei der automatischen Montage der Kontaktzungen immer wieder zu Störungen. Dies führt dazu, dass die Kontakte schräg sitzen (Bild 4) und so später kein ausreichend sicherer Kontakt gewährleistet ist. Ursprünglich war für die Kontrolle der Einsatz eines Bildverarbeitungssystems geplant, doch konnte die Aufgabe mit einem Visionsensor kostengünstiger und genauso zuverlässig gelöst werden. Zum Einsatz kommt das Softwarepakte Mustervergleich. Bei der Einrichtung wurde die charakteristische Form des geschwungenen Kontaktblechs eingelernt. Während der Kontrolle bestimmt der Sensor die Position und die Ähnlichkeit mit dem angelernten Referenzmuster. Ist der Kontakt zu stark verschoben sinkt die Ähnlichkeit und die Position.
Zusammenfassung
Visionsensoren erschließen kostengünstig neue Aufgabenfelder, in denen Sensoren aufgrund ihrer punktförmigen und monochromen Arbeitsweise Probleme verursachten. Sie lösen aber keinesfalls klassische Bildverarbeitungssysteme ab. Der Funktionsumfang der Visionsensoren ist bewusst begrenzt, um eine einfache und schnelle Einrichtung ohne besonderes Fachwissen zu ermöglichen. Komplexere Aufgaben werden nach wie vor den Einsatz vollwertiger Bildverarbeitungssysteme erfordern. Visionsensoren sind vielmehr eine sinnvolle, kostengünstige Ergänzung.
QE 528
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