Vision-Sensoren Bindeglied zwischen Bildverarbeitung und Optosensor

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Komplexe Bildverarbeitungs-Systeme meistern Aufgaben – wie Vollständigkeitskontrolle, Lageüberwachung und Codeleseaufgaben – zwar problemlos sind aber eigentlich überdimensioniert und teuer. Diese Lücke schließen so genannte Vision-Sensoren. Baumer electric bietet sie in einer bisher nicht erreichten Geschwindigkeit und Prozess-Sicherheit an.

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Der kompakte Baumer VeriSens zeichnet sich vor allem durch eine in dieser Klasse nicht erreichte Prozessor-Sicherheit aus.
Der kompakte Baumer VeriSens zeichnet sich vor allem durch eine in dieser Klasse nicht erreichte Prozessor-Sicherheit aus.
( Archiv: Vogel Business Media )

Die industrielle Bildverarbeitung ist mittlerweile ein fester Bestandteil der Automatisierungstechnik. „Zudem hat die fortschreitende Schnittstellen-Standardisierung bei den Digitalkameras zu einer neuen Qualität in Plug and Play, Stabilität und Zuverlässigkeit von PC-basierten Vision-Systemen auch für komplexe Inspektionsaufgaben geführt“ beschreibt Dr. Ralf Grieser, Produktmanager bei Baumer Electric. Die steigende Flexibilität und der enorme Funktionsumfang vieler Softwarelösungen fordern jedoch ein hohes Verständnis für Methoden und Algorithmen der Bildverarbeitung sowie eine entsprechende Einarbeitungszeit in die jeweiligen Produkte. „Die Integration in Produktionsprozesse ist daher oft nicht einfach“, weiß Dr. Grieser. Denn Lösungen müssen meist in Form von Projekten mit entsprechenden Kosten erarbeitet werden. Das gleiche gelte auch für viele heute am Markt erhältlichen intelligenten Kameras oder Compact-Vision-Systeme, die zwar mit kompakten Bauformen locken, aber bezüglich der Softwarekonzepte meist ähnlich komplex seien wie PC-Systeme, jedoch nicht über deren Leistungsfähigkeit verfügen.

Wirtschaftliche Alternative

Eine wirtschaftliche Alternative stellen daher gegenwärtig die Vision-Sensoren dar, die die Lücke zwischen dem klassischen optoelektronischen Sensor und komplexen Bildverarbeitungs-Systemen schließen. „Wie bei einem herkömmlichen Sensor liefert der Vision-Sensor typischerweise nur ein Binärsignal – gut/schlecht, anwesend/nicht anwesend –, das über ein entsprechendes PNP-Signal direkt als Schaltausgang an die SPS geführt wird“, erklärt Dr. Grieser. Durch seine Prozessnähe als klassischer Sensor seien eine kompakte Bauform, einfache Montagemöglichkeit, vollständig integrierte Optik und Beleuchtung sowie ein so genanntes One-Box-Design mit entsprechendem Schutzgrad und industriekonformen Steckverbindern wichtige Eigenschaften.

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So eröffnen Vision-Sensoren durch ihre grundsätzliche Eigenschaft, Objekte bildgebend zu erfassen, neue Felder für typische Sensoraufgaben, die mit klassischen, optischen Sensoren, die meist punktförmig abtasten, nicht lösbar sind. Für den Bildverarbeitungs-Spezialisten sind hier Sensoraufgaben interessant, bei denen ein Vision-System überspezifiziert und damit zu teuer ist. Wesentlicher Unterschied zum PC-IBV-System oder zu heutigen Compact-Vision–Systemen: Ein Vision-Sensor ist speziell für eine Inspektions- oder Prüfaufgabe optimiert – mit dem Ziel, das Einrichten durch sehr einfache Parametrierung oder, wenn möglich, sogar mittels Auto-Teach-Funktionen zu realisieren. Dann ist die Inbetriebnahme auch ohne spezielle Fachkenntnisse möglich, was wiederum zu deutlich geringeren Aufwendungen führt, um eine Inspektionsaufgabe zu lösen – mit einem attraktiven Gerätepreis. Außerdem öffnen sich neue Einsatzgebiete.

Schnell und sicher

Um solche Anforderungen zu erfüllen, bietet Baumer den VeriSens in CCD-Sensor-Technologie – im kompakten Metallgehäuse mit dem Schutzgrad IP64 (optional bis IP67). Spezielle High-Speed-Betriebsmodi erlauben je nach Aufgabe bis über 3000 Auswertungen pro Minute. Das integrierte Präzisionsobjektiv lässt sich extern manuell fokussieren, was den Einsatzbereich in unterschiedlichen Einbaulagen in der Maschine erleichtert. Die integrierten LEDs sind wartungsfrei und in diversen Farben erhältlich.

Der Sensor lässt sich in der Basisversion über einen einzigen M12-Steckverbinder mit acht Polen betreiben. Er verfügt über eine Wide-Range-Spannungsversorgung (12 bis 30 V) sowie als Prozess-Schnittstelle über drei optoentkoppelte Eingänge für Trigger und Funktionsauswahl, drei PNP-Ausgänge für die Schaltsignale Ready, Pass/Fail und die Ansteuerung einer externen, zusätzlichen Beleuchtung. Als Option für den Betrieb der Sensoren in Netzwerk-Systemen sind künftig Ausführungen mit Ethernet oder RS232/485 erhältlich. Der Status des Geräts wird durch vier LEDs angezeigt.

Kern des VeriSens ist ein neuer, patentierter Bildverarbeitungs-Prozessor mit Baumer FEX-Technologie, der einen sehr geringen Stromverbrauch hat und einen zuverlässigen Betrieb auch bei erweiterten Temperaturbereichen garantiert.

Leicht in Betrieb zu nehmen

Die Inbetriebnahme, Parametrierung und Konfiguration der Baumer VeriSens erfolgt komfortabel über PC oder Laptop per USB 2.0, was die Übertragung und Darstellung der Kamerabilder und Resultate in voller Auflösung und in Echtzeit erlaubt. Alle notwendigen Zugriffe, um die Sensoren zu parametrieren, erfolgen über das VeriSens-Bedienprogramm mit grafischer Benutzeroberfläche, die die Inbetriebnahme der Sensoren auch für Nicht-Bildverarbeitungsspezialisten intuitiv ermöglicht.

Aber auch der Profi kommt nicht zu kurz: Ihm stehen umfangreiche Service-Funktionen zur Verfügung wie Erfassen von Bildsequenzen in Echtzeit für eine spätere Offline-Parametrierung, Verwalten von Konfigurations-Daten oder Erzeugen von Logfiles oder Statistik-Daten für die Visualisierung und Auswertung von Prozess-Kenngrößen.

OEM-Vision Sensoren – Leistungsfähige Plattform

Das VeriSens-Konzept von Baumer erlaubt die flexible Anpassung des Sensors an spezielle Kundenanforderungen: von speziellen Objektiven und Beleuchtungsmodulen über die Integration von Zeilen-Sensoren bis zu alternativen Bus-Schnittstellen. Die modulare Softwarearchitektur ist vollständig und generisch in C unter Linux programmiert und erlaubt sogar die Einbindung von Fremdsoftware, die gleichzeitig auf den vollen Funktionsumfang der VeriSens-Plattform zugreifen kann. Zahlreiche neue OEM-Anwendungen aus Maschinenbau, Verpackung, Handling und Logistik sind hier denkbar.

VeriSens – Typische Applikationen

Zu den charakteristischen Aufgaben des VeriSens gehören die Anwesenheits-, Vollständigkeits- und Positionskontrolle in der Produktion. Im Bedienprogramm gibt es dafür spezielle Softwaremodule, worüber der Nutzer die grundsätzliche Funktion seines Sensors definiert und parametriert. Dabei lassen sich mehrere Funktionen und Parameter-Sätze gleichzeitig auf einen Sensor laden. Jeweils eine Funktion wird dann vom Bediener über das Monitorprogramm aktiviert. Die Funktionsumschaltung kann auch via SPS im Betrieb erfolgen und ermöglicht so eine vollautomatische Funktionsanpassung, z.B. für unterschiedliche Anforderungen bei einem Chargenwechsel.

Baumer Optronic, Tel. +49(0)3528 43860

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