Smart Kameras, die sich auf den ersten Blick nicht sehr von herkömmlichen Modellen ohne Intelligenz unterscheiden, sind für den Einsatz als vollautomatische Stand-Alone-Bildverarbeitungssysteme konzipiert. Sie integrieren in einem kompakten, industrietauglichen Gehäuse alle für die Bildverarbeitung benötigten Komponenten: Bildsensor, Prozessor, Framegrabber, Schnittstellen zur Kommunikation mit der Außenwelt sowie mehrere SPS-kompatible Ein- und Ausgänge. Dass sie auch ungewöhnliche und anspruchsvolle Aufgaben ohne weiteres bewältigen, wird im Folgenden anhand eines Beispiels aus der Lebensmittelindustrie gezeigt.

Die Aufgabe

Bei der Herstellung von Schokoladenriegeln, -figuren und Pralinen wird flüssige Schokolade in Plastikformen gegossen. Diese werden anschließend abgekühlt und gewendet, so dass die Schokoladenkörper herausfallen und entnommen werden können. Die Formen werden in einem Endloskreislauf auf Bändern durch die verschiedenen Produktionsstationen bewegt.

Nach dem Entleeren werden sie sofort wiederverwendet. Formen mit Schokoladenresten oder -bruchstücken würden beim erneuten Befüllen unweigerlich überlaufen, den Produktionsablauf stören und die Produktqualität mindern. Die bisher übliche mechanische Überprüfung der Formen mittels Stempeln ist unpräzise und bringt bei häufigem Formenwechsel hohe Rüstzeiten. Immer mehr Hersteller setzen deshalb auf automatische Bildverarbeitungslösungen. Erschwert wird die Aufgabe von der Farb- und Formenvielfalt der Schokoladenprodukte: Auch weiße Schokolade muss auf dem weißen Hintergrund unterschiedlichster Formen erkannt werden.

Schokoladenresten auf der Spur

Die auf Bildverarbeitungsanlagen spezialisierte Firma Bi-Ber Bilderkennungssysteme bietet speziell für die Formenleerkontrolle Komplettlösungen, die sich aus einer intelligenten Kamera von Vision Components, Optik und Beleuchtung in einem Schaltkasten sowie maßgeschneiderter Software zusammensetzen. Den nach unten offenen Edelstahlschrank können Kunden direkt in ihre Transferstrecken integrieren – Standardsysteme sind für Überwachungsbreiten von 640 und 910 mm verfügbar, weitere Breiten sind auf Wunsch möglich.

In den leeren Formen erkennt das System Restverschmutzungen ab einer Fläche von 1 mm² zuverlässig. Anschließend wird ein Signal an einen Ausstapler übermittelt, der die verunreinigten Formen zur Reinigung durch den Bediener aussondert. Standardmäßig können in der verwendeten Smart Kamera bis zu 64 verschiedene Formtypen gespeichert werden. Die Auswertung erfolgt anhand zweier Schwellwerte für helle und/oder dunkle Formen bzw. zur Abgrenzung der Schokoladenfüllung. Die Beleuchtung wird automatisch geregelt und korrigiert. Zur Steigerung des Kontrastes werden ggf. Farbfiltereinheiten oder UV-Licht eingesetzt, so dass farbgleiche Schokolade und Formen kein Problem darstellen.

Für den Datenaustausch mit Verpackungsmaschinen wird das Protokoll VDMAXML_P verwendet – das System kann somit in Anlagen eingesetzt werden, in denen Validierung nach FDA-Richtlinien Pflicht ist. Das Konzept hat sich bereits in rund 20 Anlagen bei namhaften Kunden in Deutschland, Frankreich, und der Schweiz bewährt, weitere Systeme werden derzeit u. a. für die Türkei vorbereitet.

Intelligenz für die Süßwarenindustrie

Bildverarbeitungslösungen für den Einsatz in der Süßwarenproduktion bilden einen Schwerpunkt im Programm der Bi-Ber GmbH & Co. Engineering KG. Das Unternehmen setzt in vielen Fällen intelligente Kameras ein, die mit ihren integrierten Prozessoren alle Bildverarbeitungsroutinen selbstständig bewältigen und ohne zusätzlichen PC auskommen. Seit 1998 setzt man bei Bi-Ber auf Geräte von Vision Components. „Damals waren VCKameras praktisch die einzigen industrietauglichen intelligenten Kameras auf dem Markt“, erinnert sich Ronald Krzywinski, Geschäftsführer von Bi-Ber.

„Die frei programmierbaren Geräte haben sich im Zusammenspiel mit unserer firmeneigenen Software bestens bewährt – sie ermöglichen es uns, kundengerechte Lösungen zu implementieren und bieten genügend Rechenleistung und Speicherkapazität für Applikationen, in denen es auf Geschwindigkeit ankommt bzw. in denen umfangreiche Datensätze verarbeitet werden müssen.

Momentan verwenden wir Kameras aus der VC Professional-Serie, bereiten aber gerade den Umstieg auf die VC4472 aus der VC Optimum-Serie vor, die mit einem 1-GHz-Prozessor ausgerüstet ist.“ Neben der Formenleerkontrolle bewähren sich Smart-Kamera-basierte Anlagen von Bi-Ber unter anderem auch bei der Qualitätskontrolle von Schokoladentafeln sowie bei der Lageund Anzahlüberprüfung von bunten Toppings auf Schokoladenkeksen, wobei eine optimale Farbverteilung angestrebt wird.

Smart Kamera VC4472 Die VC4472 gehört zur leistungsstärksten Smart-Kamera- Generation CVC Optimum von Vision Components. Ihr herausragendstes Merkmal ist ein 1 1/8“-CCD-Sensor mit einer Auflösung von 1.600 x 1.200 Pixeln, der eine Bildrate von 10 fps (20 fps mit Binning) erreicht. Dank ihres integrierten digitalen Signalprozessors von Texas Instruments mit einer Rechenleistung von 1 GHz (8.000 MIPS) ist sie eine der leistungsfähigsten auf dem Markt befindlichen intelligenten Kameras. Die VC4472 verfügt über einen 8-Bit-Farboverlay, der sowohl im deckenden als auch im transparenten Modus betrieben werden kann.

Zur Standardausrüstung gehören eine RS232- und eine Ethernetschnittstelle, ein externer Triggereingang, der selbst bei hoher Abfragefrequenz jitterfreie Bildaufnahmen ermöglicht, sowie ein Hochgeschwindigkeitsencoderinterface. Zusätzlich sind die industrietauglichen Smart Kameras mit einem SXGA-Videoausgang sowie je vier digitalen SPS-I/Os ausgerüstet. Zur Programm- und Bildspeicherung dienen 4 MB Flash EPROM und 64 MB SDRAM; optional kann die Speicherkapazität mit einer SD-Card um 512 MB erweitert werden.

Fazit

Offenheit bewährt sich – seit 1998 hat sich der Markt im Bereich der Bildverarbeitungslösungen deutlich vergrößert. Es sind inzwischen nicht nur mehr Anbieter vertreten, sondern auch eine Vielzahl an neuen Produkten, darunter zahlreiche Kamerasysteme, die komplett mit vorgefertigten Softwarelösungen geliefert werden.

Bei Bi-Ber bevorzugt man weiterhin die frei programmierbaren VC-Kameras: „Das hat auch seine Gründe“, erklärt Ronald Krzywinski. „Mit Standardsoftware lassen sich längst nicht alle Anwendungen zufriedenstellend realisieren – dies haben einige unserer Kunden selbst feststellen müssen und sich dann an uns gewandt. Wir können unsere Softwarelösungen hingegen problemlos anpassen und so stets flexibel auf Kundenwünsche und -anforderungen reagieren, da das entsprechende Know-how allein bei uns liegt.“