Integrierendes Element

Autor / Redakteur: Peter Keppler* / Gerd Kucera

Beim Zusammenstellen eines Bildverarbeitungssystems kommt der Auswahl der eingesetzten Software eine entscheidende Rolle zu. Denn sie macht unterschiedliche Hardwaretechniken nutzbar und entscheidet maßgeblich über Intelligenz, Flexibilität und Leistung der Gesamtlösung.

Firmen zum Thema

( Archiv: Vogel Business Media )

Beim Planen einer neuen Vision-Lösung ist es aufgrund des umfangreichen Angebots wirklich nicht einfach, all die Komponenten zu finden, die eine gestellte Aufgabe optimal zum besten Preis lösen. Schon die Auswahl einer geeigneten Beleuchtung für erfordert viel Erfahrung, und Fehler an dieser Stelle der optischen Kette führen oft zu unzureichenden Ergebnissen: Die beste Kamera kann kein gutes Bild mehr aufnehmen, wenn das Objekt nicht optimal ausgeleuchtet ist.

Die Vielfalt der verfügbaren Schnittstellen zwischen Kamera und Bilderfassung potenziert dieses Problem zudem. Um ein Bild verarbeiten zu können muss es vom Sensor in ein digitales Format gewandelt und einem Prozessor zugeführt werden. Über welche Schnittstelle dies am besten erfolgt, ist seit einiger Zeit Thema vieler Diskussionen. Der Markt bietet hier eine große Vielfalt an Möglichkeiten; bei denen der Anwender schnell überfordert ist, wenn er alle Vor- und Nachteile der existierenden Techniken überblicken will.

Bildergalerie

Natürlich besteht die Hauptaufgabe eines industriellen Bildverarbeitungssystems darin, die Inspektion (Qualitäts- oder Anwesenheitskontrollen) in der geforderten Geschwindigkeit und Genauigkeit durchzuführen. Um dieses Ziel zu erreichen, zählen für einen industriellen Anwender vor allem drei Eigenschaften: Flexibilität, Verfügbarkeit und Robustheit der eingesetzten Komponenten.

Drei entscheidende Kriterien für den Erfog

Eine hohe Flexibilität und ein geringes Risiko bei den eingesetzten Bildverarbeitungskomponenten ist für den Maschinenbauer besonders wichtig, denn meist kann die Bildverarbeitung erst dann unter realen Einsatzbedingungen getestet werden, wenn die Maschine komplett fertig gestellt ist. Wenn sich die reale Produktionsumgebung aber anders darstellt als im Labor getestet, sind unter Umständen tiefgreifende Veränderungen vorzunrhmen. Wird in solchen Fällen etwa eine höher auflösende Kamera oder ein schnellerer Frame-Grabber benötigt, dann sollte diese Änderung schnell und ohne viel Aufwand möglich sein.

Als zweiter entscheidender Punkt ist eine lange Verfügbarkeit der Bauteile. Die Entwicklungszeit einer Sondermaschine dauert von der Planung bis zur Erstellung meist über ein Jahr, die Laufdauer mindestens fünf Jahre. Zumindest über diesen Zeitraum sollten die Bauteile unverändert erhältlich sein, denn falls eine Bildverarbeitungskomponente innerhalb des Einsatzzeitraums ausfällt und nicht mehr verfügbar ist, steht der Anwender (und auch sein Lieferant) vor größten Schwierigkeiten: Um das aktuellere, neue Ersatz-Produkt einzubauen, sind eventuell tief greifende Änderungen an z.B. der Software nötig, die geraume Zeit in Anspruch nimmt. Stillstandszeiten in der Produktion summieren sich dann rasch zu enormen Ausfallkosten.

Zum Dritten müssen die Komponenten robust arbeiten und eine möglichst hohe Daten- und Ausfallsicherheit garantieren. Auch hier zählt das Kostenargument: Steht eine Produktionsanlage, so entstehen hohe Kosten, deshalb darf eine Anlage unter keinen Umständen wegen eines Bildverarbeitungssystems ausfallen. Wenn die erfassten Bilder beim Übertragen beschädigt werden oder gar verloren gehen, wird das inspizierte Teil völlig ohne Kontrolle weiterverarbeitet, was nicht selten fatale Folgen für den Hersteller hat.

Aus diesen Argumenten ergibt sich: Zentrales Element eines Bildverarbeitungssystems ist die Software. Die richtige Wahl dieser Komponente ist entscheidend für die Lösung der gesamten Aufgabe. Hier entstehen die höchsten Kosten, wenn nur bedingt geeignete Hardware durch langwierige Softwareanpassungen noch zu einer funktionierenden Lösung geführt werden muss.

Zentrales Element ist die flexible Software

Die Software sollte deshalb die Anbindung einer großen Bandbreite verschiedener Hardwareprodukte zulassen, ohne viel Programmieraufwand bei einem eventuellen Austausch zu verursachen. Besonders empfehlenswert sind daher Softwareplattformen, die neben verschiedenen PC-Erfassungstechniken auch intelligente Kameras unterstützen. Dies bietet dem Anwender eine fast grenzenlose Auswahl der Hardwarekomponenten.

Für den Programmierer einer Lösung ist es natürlich zudem wichtig, dass genügend leistungsfähige Werkzeuge zur Verfügung stehen, um die verschiedenen und oft sehr hohen Anforderungen erfüllen zu können. Anwendungen wie das Lesen von Barcodes oder das Erkennen und Unterscheiden von einfachen Geometriemustern sind dabei mittlerweile Standard und werden von nahezu allen verfügbaren Softwarepaketen abgedeckt.

In vielen Anwendungsfällen sind jedoch qualifiziertere Methoden erforderlich, um zuverlässig fehlerhafte von fehlerfreien Produkten zu unterscheiden. Dies betrifft insbesondere Applikationen in Bereichen, in denen organische Objekte zu prüfen sind, die sich zwar ähneln, aber nie identisch sind. Anwendungsbeispiele hierfür sind u.a. das Sortieren und die Qualitätskontrolle von Fleisch, Obst oder Gemüse, die Erkennung von Handschriften oder auch die Analyse und Vorklassifikation von Röntgenaufnahmen im medizinischen Bereich.

Die Werkzeuge eines Bildverarbeitungspakets müssen zudem mit gängigen Programmiermethoden und -sprachen bedienbar sein, damit das Softwarepaket von Programmierern mit unterschiedlichstem Know-how zur optimalen Lösung geführt werden kann.

Beispielsweise Common Vision Blox (kurz CVB genannt) von STEMMER IMAGING erfüllt alle hier aufgeführten Anforderungen und hat seine Leistungsfähigkeit mittlerweile tausendfach in verschiedenartigsten Anwendungen im praktischen industriellen Einsatz unter Beweis gestellt. Die Softwareplattform deckt dabei aufgrund ihrer umfangreichen Funktionen und Werkzeuge die komplette Applikationsbandbreite von der einfachen Objekterkennung bis hin zu den angedeuteten High-End-Anwendungen ab. Diese werden unter anderem mit Hilfe des Tools CVB MANTO realisierbar, das Forschungsergebnisse der künstlichen Intelligenz nutzt und so u.a. das Erkennen von organischen Formen und Texturen ermöglicht.

Im Gegensatz zu Software-Plattformen anderer Hersteller ist CVB hardwareunabhängig und erlaubt somit den Einsatz von Hardwarekomponenten verschiedener Hersteller. Über CVB können zudem nahezu alle Erfassungstechniken und die komplette Kamerabandbreite von Flächen- und Zeilenkameras bis hin zu intelligenten Kameras integriert werden. Ein wichtiger Vorteil von CVB ist dabei, dass diese Software sehr tief in die Treiberebene der Hardware eingreift. Damit kann der Anwender alle wichtigen Funktionen der von CVB unterstützten Hardwarekomponenten nutzen.

Zudem unterstützt die Software eine breite Palette an Compilern, unter anderem nun auch die .NET-Entwicklungs-Plattformen VB.Net,VC.Net und C#.Net von Microsoft. In der neuesten Version CVB 9.0.1 kann der Programmierer dank eines neuen Dateiformates nun eine Vielzahl von Bildern von der Festplatte oder aus dem Netzwerk laden. Mit Hilfe dieser neuen Emulator-Funktion von Common Vision Blox kann eine reale Bilderfassung simuliert werden, z.B. um eine erstellte Applikation mit fortlaufendem Bildeinzug völlig Hardware-unabhängig zu testen. Auch beim Thema Standards ist CVB auf der Höhe der aktuellen Entwicklungen und entspricht als eines der ersten Bildverarbeitungsprogramme weltweit bereits den Spezifikationen der Standards GigE Vision und GenICam.

Die Antwort auf die Frage, welche Technik für die zu lösende Aufgabe die beste ist, lässt sich ist aufgrund der Marktvielfalt oft nicht einfach beantworten. Es empfiehlt sich daher, eine eingehende Beratung mit einem Fachhaus für Bildverarbeitungskomponenten, das idealerweise viele verschiedene Komponenten und Möglichkeiten anbietet und damit Unabhängigkeit und Objektivität gewährleistet. Mit seiner langjährigen Erfahrung und einem großen Spektrum an weltmarktführenden Herstellern als Partner ist etwa STEMMER IMAGING in Puchheim dafür die richtige Adresse, um das optimale Komponentenpaket aus einer Hand zusammenzustellen. Für den Anwender bietet dieser Weg die Sicherheit, dass alle Komponenten optimal und fehlerfrei miteinander funktionieren und sie die Aufgabe perfekt lösen.

STEMMER IMAGING, Tel. +49(0)89 80900

*Peter Keppler ist Vertriebsleiter Systemlösungen und Produktmanager Software bei der STEMMER IMAGING GmbH, Puchheim.

(ID:181814)