Intelligente Kameras Grafisch konfigurieren via Ethernet

Autor / Redakteur: Raoul Kimmelmann* / Gerd Kucera

Hersteller von Bildverarbeitungskomponenten sind bestrebt, die Integrationsdichte ihrer Hardware stetig zu steigern und gleichzeitig die Programmierung der Applikation zu vereinfachen. Ein sehr hohes Integrationsniveau hat die intelligente Kamera, die im vorliegenden Fall mittels eines Funktionsablaufplans konfiguriert wird.

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Die rasche Realisierung einer leistungsstarken Inspektionslösung im Rahmen der flexiblen Automatisierung ist heute ein Muss - gleichgültig wie komplex eine Aufgabe auch sein mag. Mit dem Softwarewerkzeug namens Design Assistant gibt es vom Hersteller Matrox Imaging jetzt eine Entwicklungsplattform, mit der seine intelligenten Kameras der Iris-E-Serie ohne jegliche Programmierung konfigurierbar sind. Grafisch erstellt der Anwender einen Funktionsablaufplan (Flussdiagramm) für die Prüfaufgabe und eine interaktive, webbasierte Bedienoberfläche.

Die Hardware – genug Leistung für alle Anwendungen

Die intelligente Kamera Iris bietet Auflösungen von 640 × 480 bis 1280 × 1024 Pixel bei Frame-Raten bis 100 Bilder/s. Geräteintern analysiert und verarbeitet ein 400 MHz schneller Celeron-Prozessor von Intel die erfasste Szene. Mit dem 128 MByte großen SDRAM-Speicher und der 128-MByte-Flash-Disk ist die Iris-E-Serie auch für anspruchsvolle Aufgaben einsetzbar.

Zur Kommunikation mit der Steuerung und Ergebnisausgabe stehen dem Anwender das 10/100-Mbit-Netzwerk, 16 digitale User-I/Os und eine serielle RS-232 Schnittstelle zur Verfügung. Neben der Iris-E-Serie mit zehn Modellen gibt es die Modellreihe P, die allerdings in den Sprachen C oder C++ frei programmiert wird.

Flowchart-basierte Anwendungsentwicklung für Iris-E-Serie

Die Applikationsentwicklung einer Kamera der E-Serie erledigt der Anwender auf seinem PC mit der Entwicklungsumgebung Design Assistant. Über Ethernet baut diese Software eine Verbindung zur Kamera auf und erlaubt so eine direkte Konfiguration der Bildverarbeitungsanwendung ohne klassische Programmierung.

Ein neues Projekt beginnt im Design Assistant automatisch mit dem Flowchart (Archiv: Vogel Business Media)

Design Assistant beinhaltet zwei zentrale Tools: den Flussdiagramm-Designer (Flowchart) und den Editor für das Benutzer-Interface (Operator View). Das Flussdiagramm beschreibt den logischen Ablauf, der Operator View ist die interaktive Bedienoberfläche der Vision-Anwendung.

Anlegen eines neuen Projekts

Ein neues, leeres Projekt besteht automatisch aus einem Flowchart, das eine Hauptschleife (Loop) und einen Aktionsblock (Step) zur Bildaufnahme (Kamera) beinhaltet. Dieses Grundgerüst ergänzt man nun an beliebigen Positionen um weitere Funktionsschritte. Bereits während man das Flussdiagramm Stück für Stück aufbaut, ist jeder einzelne Aktionsblock interaktiv konfigurierbar. Parallel dazu wird eine kurze Online-Hilfe mit den wichtigsten Einstellmöglichkeiten angezeigt. Die verfügbaren Steps lassen sich in 5 wichtige Gruppen einteilen, nämlich Image, Analysis, Metrologie, Geometric Model Finder und Communication.

Die Parametrierung des Aktionsblocks CodeReader (Archiv: Vogel Business Media)

Image umfasst die Bildaufnahme von der Kamera bzw. das Laden und Speichern von Bildern. Analysis beinhaltet die Bildauswertung: Lesen und Verifikation von 1-D- und 2-D-Codes, Kantenantastung, statistische Auswertungen beliebiger Bildbereiche, Metrologie zur geometrischen Objektvermessung und Geometric Model Finder für die stabile und schnelle Mustererkennung (alle Algorithmen basieren auf der felderprobten Matrox Imaging Library, kurz MIL, die weltweit in fassettenreichen Anwendungen ihre Leistungsstärke unter Beweis gestellt hat). Communication bietet den interaktiven Zugriff auf alle Kommunikationsmöglichkeiten mit der Kamera: die 16 digitalen User-I/Os, die RS232-Schnittstelle, die Netzwerkkopplung sowie Eingaben innerhalb der Bedienoberfläche.

Entscheidungen treffen und Ergebnisse berechnen

Die Funktionen Flow Control und Utilities dienen zur Ablaufsteuerung. Sie umfassen Entscheidungen/Verzweigungen auf Basis vorangegangener Ergebnisse bzw. Ereignisse (beispielsweise User-I/Os), das Erzeugen und Verlassen weiterer Programmschleifen sowie die Möglichkeit die Ausführung des Flussdiagramms anzuhalten und fortzusetzen.

Sämtliche Ein- und Ausgabewerte aller Aktionsblöcke (etwa der dekodierte String eines Datamatrix-Readers, eine über Netzwerk gelesene Zeichenkette, eine Benutzereingabe im User-Interface) können mathematisch verrechnet und gegeneinander verglichen werden. Dies nutzt man für die Ablaufsteuerung und zur Ergebnisausgabe.

Operator View – Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine

Während das Flussdiagramm den logischen Ablauf repräsentiert, ist der Operator View die Bedienoberfläche des Prüfprogramms. Der Operator View ist eine Webseite, die auf der Iris Kamera läuft. Innerhalb des Design Assistant platziert man alle benötigten grafischen Elemente zur Ein- bzw. Ausgabe von Ergebnissen und Parametern und verknüpft deren Logik mit dem Flowchart. So zeigt z.B. eine Textbox das Ergebnis eines CodeReader-Aktionsblocks an, dass automatisch aktualisiert wird.

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So kommt die Anwendung in die Kamera Iris-E

Die erzeugte Bedienoberfläche kann von jedem PC aus mit einem Webbrowser wie dem Internet Explorer aufgerufen werden; es muss keine besondere Software hierauf installiert sein.

Gestest wird die Anwendung dadurch, indem man das Flussdiagramm kontinuierlich oder Schritt für Schritt innerhalb des Design Assistant ablaufen lässt. Dabei sind die Ergebnisse jedes Aktionsblocks stets sichtbar. Auf Tastendruck wird danach die vollständige Anwendung zur Kamera übertragen und ist dort sofort startbereit; zusätzliche Tools oder weitere Arbeitsschritte sind nicht notwendig.

*Raoul Kimmelmann ist Produktmanager bei Rauscher, Olching.

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