Bildverarbeitungssystem

Effiziente Qualitätskontrolle mit High-Speed-Bildverarbeitung

15.09.2008 | Autor / Redakteur: Mehmet Amet / Ines Näther

High-Speed Bildverarbeitungssystem PV500 mit Kameras

Prozessgeschwindigkeit ist heute oft ein ausschlaggebender Faktor. So erreicht das neue Allround-Kompaktbildverarbeitungssystem von Panasonic Electric Works in Sachen Geschwindigkeit einen Spitzenplatz in seiner Klasse. Das garantiert eine noch effizientere Qualitätskontrolle während der Produktion.

Panasonic Electric Works steht in Europa für hochqualitative Hightech-Lösungen in der Automatisierungstechnik und hat sich bereits seit den 80er Jahren im Segment der industriellen Bildverarbeitung etabliert. Jetzt geht das Unternehmen mit einer neuen Produktgeneration aus Osaka/Japan einen großen Schritt in Richtung Zukunft.

Das High-Speed-Kompaktsystem PV500 aus der PV-Reihe lässt sich durch die zahlreichen Features an Board vielseitig einsetzen – und ist somit für unterschiedlichste Qualitätskontrollen verwendbar.

Zum Einen erreicht es in Sachen Geschwindigkeit einen Spitzenplatz in seiner Klasse. Hierbei ermöglicht die Parallelverarbeitung eine annährend gleichzeitige Bearbeitung der Bilder. Dies ist die intelligente Lösung für die schnellere Bearbeitung und Ausgabe der Daten. Somit können die Bilder des ersten Prozesses während der Aufnahme der nächsten Bilder abgearbeitet werden – was die Datenausgabe nach sehr kurzen Abständen ermöglicht. Hinzu kommt die nahezu gleichzeitige Ausgabe der Prozessergebnisse, womit sich kurz aufeinander folgende Objekte untersuchen lassen.

Vergleich zwischen der parallelen und der herkömmlichen Prozessbearbeitung
Vergleich zwischen der parallelen und der herkömmlichen Prozessbearbeitung

Eine weitere Zeiteinsparung ist durch die Teilbild-Aufnahme erreichbar. Unnötige Bildbereiche werden ausgeblendet und somit die Bildaufnahmezeit etwa bis auf 2 ms bei einer Quad-Speed-Kamera verringert. Folglich wird auch die Prozessbearbeitungszeit stark minimiert.

Fünf Prozessoren für die Höchstleistung

Für diese Höchstleistungen ist ein Fünf-Prozessorensystem verantwortlich. Hierbei übernimmt der ASIC die Aufnahme und die Vorbearbeitung der Bilder, der separate Grafikrechner ermöglicht die synchrone Bildausgabe, die RISC CPU die Kontrolle sowie die Verwaltung und die beiden DSP die synchrone Berechnung. Die parallele Bearbeitung wird durch die Bereitstellung je einer DSP für zwei Kameras gewährleistet. Die Konstellation einer Kamera auf Steckplatz Nr. 0 und einer Kamera auf Steckplatz Nr. 2 ermöglicht die unabhängige Bildaufnahme und Bearbeitung. Somit beansprucht beispielsweise die Bildaufnahme von zwei Quad-Speed-Kameras nur etwa 8 ms.

Ein weiteres Highlight am PV500 ist POCL (power over camera link), das heißt, die Kameras werden über CameraLink angeschlossen und gleichzeitig über das Kabel mit Strom versorgt.

Fingerkamera im Größenvergleich
Fingerkamera im Größenvergleich

Zudem erweist sich die kompakte Bauweise als klarer Vorteil gegenüber den intelligenten Kameras — wie die der Fingerkamera. Denn das ermöglicht Applikationen mit kleinstem Platzbedarf, und der finanzielle Aufwand für den Kunden wird verringert. Er kann an einem PV500 bis zu vier Kameras anschließen und sich somit die zusätzlichen Kosten für weitere Auswerteeinheiten sparen. Das Allroundsystem ist in der Lage, die drei Kameratypen in unterschiedlichsten Konstellationen zu betreiben. Durch die hohe Rechenleistung lassen sich auch vier hochauflösende 2-Megapixel Kameras unterstützen. Somit sind an einem Gerät mit unterschiedlichen Kameras verschiedene Qualitätskontrollen durchführbar – was viel Bearbeitungszeit spart.

Zwei Kameras kontrollieren kompletten Fernsehrahmen

In einer Applikation für die Untersuchung eines Fernsehrahmens wurde eine hochauflösende 2-Megapixel Kamera verwendet, die den kompletten Rahmen mit nur einer Bildaufnahme prüft. Gleichzeitig wurden die Schrauben der unteren Leiste mit einer Quad-Speed-Kamera kontrolliert. Somit konnte auf die Nutzung mehrerer Kameras sowie auf zusätzliche Bildverarbeitungs-Hardware verzichtet werden.

Kontrolle eines Fernsehrahmens: links der gesamte Rahmen mit einer 2-Megapixel Kamera aufgenommen, rechts ein Ausschnitt zur Kontrolle der Schrauben mit einer Quad-Speed-Kamera
Kontrolle eines Fernsehrahmens: links der gesamte Rahmen mit einer 2-Megapixel Kamera aufgenommen, rechts ein Ausschnitt zur Kontrolle der Schrauben mit einer Quad-Speed-Kamera

In einer weiteren Applikation ließ sich die hohe Genauigkeit des PV500 ausnutzen, da die 2-Megapixel Kamera unter Verwendung entsprechender Optik und Beleuchtung Messungen im Subpixel-Bereich ermöglicht: Unter Verwendung einer telezentrischen Optik wurde eine Glaskugel mit 3 mm Radius auf etwa 5 µm genau vermessen.

Mehmet Amet, Applikationsingenieur Abteilung Machine Vision, Panasonic Electric Works Europe

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