IBV Aktuell: Sechs Produkte zur Industriellen Bildverarbeitung

In unserem aktuellen Themencluster über Industrielle Bildverarbeitung haben wir einige Neuheiten zusammengefasst: CX-Polarisationskameras zur Qualitätskontrolle, das Software-Release Merlic 4, eine Industriekamera für Robot Vision, die 3D-Punktwolken selbst berechnet, Video-Endoskope zur industriellen Fehlersuche, Highspeed Kameras zur Prozessoptimierung sowie eine Blackfly S-Kamera mit IMX428 Bildsensor und neuer Pixelgröße von 4,5 µm.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

FAULHABER Antriebssysteme

compmall GmbH

FLIR Systems GmbH

High Speed Vision GmbH

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Baumer GmbH

MVTec Software GmbH

Baumer Optronic GmbH

IDS Imaging Development Systems GmbH

RS Components GmbH

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Mit CX-Polarisationskameras Fehler in Glas, Kohlefasergewebe und auf reflektierenden Oberflächen erkennen

Die CMOS-basierten GigE und USB 3.0 Polarisationskameras der CX-Serie von Baumer nutzen die Polarisationseigenschaften des Lichts und sollen damit vielfältige neue industrielle Bildverarbeitungsanwendungen ermöglichen, z.B. bei der Qualitätskontrolle von Glas, Kohlefasergewebe (CFK) oder reflektierenden Oberflächen. Die Kameras setzen den 5 Megapixel Global Shutter Sensor IMX250MZR von Sony ein, der über eine zusätzliche Polarisationsschicht, bestehend aus vier Polarisationsfiltern (0°, 90°, 45°, 135°), auf Pixelebene verfügt. So reicht eine Aufnahme aus, um gleichzeitig den Polarisationsgrad und Polarisationswinkel des polarisierten Lichts ohne Filterwechsel zu erfassen. Aufgrund des effektiven Zusammenspiels zwischen integriertem Auswertealgorithmus und Baumer GAPI SDK werden nur die Polarisationsinformationen ausgegeben. Applikationen lassen sich so inline lösen und flexibel und einfach umsetzen. Mit den CX-Polarisationskameras werden physikalische, für das menschliche Auge nicht erfassbare Materialeigenschaften sichtbar und auswertbar, um Fertigungsprozesse zu optimieren, Ausschuss zu reduzieren oder Qualität zu verbessern.

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Machine-Vision-Anwendungen einfacher erstellen

Die MVTec Software, Anbieter von Machine-Vision-Standardsoftware, wird am 15. Februar ihr neues Software-Release Merlic 4 veröffentlichen. Darin enthalten sind zahlreiche neue und verbesserte Features, welche die Erstellung von Machine-Vision-Applikationen noch einfacher, effizienter und nutzerfreundlicher gestalten sollen. Dabei wurde der Funktionsumfang ebenso hinsichtlich obsoleter Technologien verschlankt und somit für die tatsächlichen Anforderungen der Anwender optimiert.

Ein Merkmal dieser Version ist die parallele Verarbeitung und Ausführung verschiedener Werkzeuge. Dies ermöglicht die einfachere Implementierung von Multikamera-Setups und eine effizientere Nutzung der Systemrechenleistung. So lassen sich nun unterschiedliche Bildverarbeitungsaufgaben in einer Instanz lösen. Zudem bietet die Software 3D-Vision-Tools, die auf Basis von Höhenbildern arbeiten. Damit können Anwender beispielsweise geprägten Text lesen und andere Aufgaben der 3D-Bildverarbeitung lösen. Dazu sind vier neue Werkzeuge enthalten, mit denen sich Bilder von 3D-Sensoren oder 3D-Kameras so aufbereiten lassen, dass anschließend mit den bestehenden 2D-Tools Prüfaufgaben durchgeführt werden können.

Überdies bietet Merlic 4 eine optimierte Prozessintegration über Hilscher cifX-Karten in allen üblichen Formfaktoren. So kann die Software durch Hilscher PC-Karten mit den gängigen Feldbus- und Real-Time-Ethernet-Industrieprotokollen wie Profinet, EtherCAT und vielen weiteren kommunizieren. Dadurch wird die nahtlose Integration von Bildverarbeitungssystemen mit Merlic mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ermöglicht. Des Weiteren wird nun das Arbeiten mit „Rezepten“ angeboten, welche eine schnelle Umrüstung auf andere Prüfaufgaben der Bildverarbeitung erlauben. Mit komplett überarbeiteten Tool Flows mit noch intuitiverer Benutzeroberfläche sollen sich mithilfe von parallelen Strängen und Schaltflächen Werkzeuge und Elemente einfach anordnen und handhaben lassen. Zudem werden Verzweigungen zwischen den Strängen (Branch on Condition) durch einen „Branch Trigger“ transparenter angezeigt. Darüber hinaus ist es in der Version 4 möglich, für Standard-Texte im Frontend kundenspezifische Übersetzungen für alle Sprachen vorzunehmen.

Stereokamera: Industriekamera für Robot Vision berechnet 3D-Punktwolken selbst

Die Stereokamera Ensenso XR der IDS Imaging kann 3D-Punktwolken selbst berechnen. Anschließend sendet sie die Daten per Ethernet oder WLAN an einen Host-PC zur weiteren Verarbeitung. Als Vorteile der neuen Kameraserie werden beispielsweise eine schnellere Datenerstellung und eine geringere Auslastung von Netzwerk und Rechner genannt.

Die Modelle der Ensenso N- und X-Serie nutzen für die Berechnung der 3D-Punktwolken einen Industrierechner. Da die XR-Kameras die Kalkulationen selbst übernehmen und als Ergebnis weiterleiten können, lassen sich 3D-Daten – abhängig von der Parametrierung – künftig doppelt so schnell erstellen. Wenn Daten per WLAN übertragen werden, muss außerdem nur noch ein Kabel (für die Stromversorgung) an die Kamera angeschlossen werden. Das ist beispielsweise beim Einsatz auf Roboterarmen von Vorteil, so das Unternehmen. Die Kamera übernimmt das modulare Konzept und die Detail-Erfassung der X-Serie und ermöglicht neue Spielräume durch die noch schnellere Erfassung der 3D-Punktwolken, wovon viele Anwendungen profitieren sollen. Das betrifft beispielsweise Mehrkamerasysteme, bei denen die Belastung von Bandbreite und PCs erfolgskritische Faktoren sind, oder Bin Picking-Anwendungen, die möglichst hohe Taktzahlen erfordern.

Bei der Vision 2018 wurde die Kamerareihe anhand eines Prototyps erstmals offiziell vorgestellt. Das präsentierte Modell entsprach im Hinblick auf Sichtfeld und Auflösung der X-Serie mit 1,3 MP Sensor. Es konnte sowohl ganze Paletten als auch kleine Objekte präzise erfassen. Im Fall einer bepackten Euro-Palette mit den Maßen 120 cm × 80 cm × 100 cm beträgt die Z-Genauigkeit knapp 1 mm bei einem Kameraabstand von rund 2 m. Zum XR-Serienstart im Frühjahr 2019 sind sowohl Varianten mit GigE uEye CP- als auch robuste GigE uEye FA-Industriekameras (Schutzart IP65/67) mit 1,6 MP und 5 MP Sensoren geplant.

Video-Endoskope zur industriellen Fehlersuche und Qualitätssicherung

RS Components (RS) hat zwei hochauflösende, robuste Diagnose-Videoskope von Fluke ins Lieferprogramm aufgenommen. Die Geräte sind auf Ingenieure und Techniker ausgerichtet, die Ausrüstungsinspektionen durchführen. Mit den Videoskopes lassen sich Probleme in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen diagnostizieren. Die robusten Video-Oszilloskope Fluke DS701 und DS703 FC zeichnen sich durch hohe Auflösungen von 800 x 600 bzw. 1200 x 720 aus. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören unter anderem hochauflösende Tastköpfe mit Dual-View-Kameras für die Aufnahme von Video- oder Standbildern an schwer zugänglichen Orten. Des Weiteren weisen sie 7-Zoll-LCD-Bildschirme auf. Die Ausstattung vervollkommnen IP68-geprüfte Sonden und Bildgeber, die vor Staub und Wasser, das aus Düsen austritt, gesichert sind.

Die Geräte bieten eine Makro-zu-Mikro-Zoom-Funktion und die Fluke Up is Up-Technologie, durch die sich der Bildschirm drehen lässt, um die angezeigten Bilder besser sehen zu können. Eine intuitive Benutzeroberfläche ermöglicht zudem eine einfache Navigation. Beide Geräte sind dafür ausgelegt, einen Fall aus zwei Metern Höhe unbeschädigt zu überstehen. Die Geräte liefert RS mit einer Schutzhülle aus EVA-Schaum, Handschlaufe sowie HDMI- und USB-Kabeln. Zu den typischen Anwendungen gehören Inspektion von Lageroberflächen und Prüfungen der Schmierung in Produktions- und Fertigungsumgebungen. Auch in der Flugzeugwartung und Automobil-Qualitätssicherung kommen die Geräte zum Einsatz. Die Video-Oszilloskope Fluke DS701 und DS703 FC sind bei RS erhältlich.

Einfache Fehleranalyse mit Highspeed Kamera

Hochauflösende Highspeed Kameras erschließen per extremer Zeitlupe die genaue Analyse von sehr schnell ablaufenden Vorgängen, die sich dem menschlichen Auge entziehen. Sporadische Störungen, unerklärliche Ausschüsse und Anlagenstillstände sollen sich so verhindern lassen. Die besonders robust gebaute Kameraserie Phantom Miro LC High Speed Vision gewährleistet auch komplexe Anwendungsansprüche. Dabei wird kein separater Rechner benötigt und alle Einstellungen können direkt per Touch Screen an der Kamera vorgenommen werden. Das komplette Equipment kann in einem kleinen Koffer transportiert werden, lediglich ein Stativ wird zusätzlich benötigt. Ist die erste Aufnahme „im Kasten“, also im flüchtigen Ringspeicher festgehalten, kann die Sequenz geschnitten oder der komplette Speicher in den nicht flüchtigen CineFlash Speicher von 120GB (240GB optional) geschrieben werden. Zum Analysieren der Filme kann dieser Speicher der Kamera entnommen und bequem am PC/Laptop ausgewertet werden.

Neben der reinen optischen Auswertung der Filme bietet die im Lieferumfang enthaltene Software zahlreiche Messfunktionen: Messungen von Zeit, Position, Distanz, Geschwindigkeit, Winkel und Winkelgeschwindigkeit. Die Aufnahmen können auch direkt auf dem LCD-Display angesehen und zur Fehlerbehebung herangezogen werden. Im Lieferumfang enthalten ist ein Akku mit Ladestation, der den netzunabhängigen Betrieb ermöglicht. Die Phantom Miro LC Kameras gibt es in unterschiedlichen Leistungsklassen. Das Topmodell ist die Miro 321S und liefert bei einer Auflösung von 1.920 x 1.200 Pixel Aufnahmeraten von 1.540 Bilder pro Sekunde. Durch Reduzierung der Auflösung sind Aufnahmeraten jenseits der 200.000 Bilder pro Sekunde möglich.

Blackfly S-Kamera mit Sony Pregius-Sensoren der 3. Generation

Das Blackfly S-Kameramodell von Flir basiert auf dem neuen Sony IMX428 der 3. Generation der Pregius-Sensorfamilie mit Global Shutter CMOS. Der IMX428 Bildsensor bringt eine neue Pixelgröße von 4,5 µm, die laut Flir eine höhere Sättigungskapazität und einen größeren Dynamikbereich bietet als die beliebten 3,45-µm-Sensoren von Sony, während die hohe Quanteneffizienz und das geringe Rauschen, für die Pregius-Sensoren bekannt sind, erhalten bleiben. Das neue Kameramodell von Flir soll ab dem ersten Quartal 2019 verfügbar sein.

In Kombination mit den umfangreichen Funktionen der Blackfly S-Kamerafamilie eignet sich das Modell für verschiedene Einsatzbereiche: Aufgrund seiner hohen Bildrate, Global-Shutter-Funktion und HD-Auflösung eignet sich der IMX428 für die Qualitätsinspektion mit hohen Geschwindigkeiten. Die NIR-Empfindlichkeit ist sehr nützlich für die Prüfung von Polymer- und Halbleiterteilen sowie für die Sortierung von Obst. Seine hohe Sättigungskapazität, Quanteneffizienz und sein geringes Leserauschen sind besonders gefragt in der hochauflösenden Mikroskopie und in biomedizinischen Anwendungen. Der IMX428 verfügt über ein ähnliches optisches Format und eine ähnliche Pixelgröße wie der ICX694, ist jedoch schneller und zeigt Verbesserungen bei der absoluten Empfindlichkeitsschwelle, Ausleserauschen, Quanteneffizienz und dem Dynamikbereich, so der Hersteller.

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