Smart-Kameras sind intelligent, klein und flexibel einsetzbar. Oft sind Objektiv, programmierbare Bildverarbeitung, Kommunikationsmittel und manchmal auch die Beleuchtung in einem einzigen kleinen Gehäuse integriert. Wann ist es sinnvoll, eine Smart-Kamera zu verwenden und welche Merkmale sind bei der Auswahl zu beachten?

Smart-Kameras erfassen und verarbeiten Bilder und geben die Ergebnisse anstelle oder in Ergänzung der Bilder zurück. Durch das kleine Format, die einfache Integration und die geringen Kosten erfüllen sie die Anforderungen verschiedenster Bildverarbeitungsanwendungen. Sie sind eine ausgezeichnete Wahl für Aufgaben wie dem Messen, der Montageprüfung, der Robotersteuerung oder der visuellen Erkennung von defekten Teilen. Sie lassen sich für den Einsatz in schwierigen Umgebungen konfigurieren, z. B. im Wasser bei der Nahrungsmittelverarbeitung. Außerdem können sie durch ihre geringe Größe in bestehende Fertigungsumgebungen integriert oder auf einem Roboterarm montiert werden.
Wichtig ist dabei die Auswahl einer Smart-Kamera mit einer einfach zu programmierenden Kamerasoftware. Die Benutzeroberfläche der Kamera und die Verarbeitungsalgorithmen sollten den Anwender bei der schnellen Entwicklung und Lösung von Bildverarbeitungsaufgaben unterstützen, ohne dass dazu Spezialwissen erforderlich ist.

Bildverarbeitung statt menschlicher Kontrolle
Durch das Ersetzen von menschlicher Kontrolle durch eine Bildverarbeitung können Kosten gesenkt und die Produktqualität erhöht werden - insbesondere bei Aufgaben, die schnell, präzise oder stark repetitiv sind. Bildverarbeitungssysteme verfügen über drei allgemeine Fähigkeiten:

• Das Ermitteln von Teilepositionen und das Steuern der automatisierten Montage.
• Das Identifizieren von Teilen, eventuell anhand der Form oder eines optischen Codes (z. B. Barcode).
• Das Finden von Defekten, wie falsche Teileabmessungen, schlechte Farbe oder Oberflächenfehler.

Bildverarbeitungsaufgaben, die diese Funktionen und Fähigkeiten erfordern, können eventuell auch automatisiert werden. Im Allgemeinen gilt, dass Aufgaben, bei denen sich die Form der einzelnen Teile, deren Position oder die Beleuchtung nicht einschränken lassen, schwierig zu automatisieren sind. Im Moment ist es z. B. kostengünstiger, Menschen für das Pflücken und Verpacken von Erdbeeren einzusetzen, anstatt diese Aufgabe mit einer Bildverarbeitung zu automatisieren.
Anbieter für Bildverarbeitungssysteme oder Systemintegratoren können dem Anwender bei der Entscheidung helfen, ob eine Bildverarbeitung kostengünstig umgesetzt werden kann und ob dafür eine Smart-Kamera geeignet wäre. Während des Entwickelns von Bildverarbeitungsanwendungen wird deutlich, welche Aufgaben lösbar und finanziell sinnvoll sind.

Smart-Kameras richtig einsetzen
Im Allgemeinen eignet sich eine Smart-Kamera, wenn Folgendes gilt:
• Die Anforderungen an Größe, Kosten und/oder Leistung sind klein.
• Die Verarbeitungsrate ist moderat, d. h. 20 Teile pro Sekunde bei einfachen Messaufgaben bzw. weniger bei komplexeren Bildverarbeitungsaufgaben.
Der Anwender sollte die Kamera zusammen mit seinem Anbieter oder Integrator testen, um sicherzustellen, dass sie die gestellte Bildverarbeitungsaufgabe auch innerhalb der gegebenen Zeit und der erforderlichen Toleranzen erfüllen kann. Dazu gehören i. d. R. verschiedene Verfahren zum Ausleuchten und Positionieren der Teile, die Auswahl eines geeigneten Objektivs und die Einrichtung der Kommunikation zwischen Smart-Kamera und den Geräten, in die sie integriert ist. Für schnelle Tests und das Lösen der Bildverarbeitungsaufgabe ist auch hier wieder eine einfach zu verwendende Software wichtig.
Ein Beispiel für die geeignete Anwendung einer Smart-Kamera ist die Inspektion pharmazeutischer Tabletten in Blister-Verpackungen. Hierbei werden die Tablettenstreifen über ein Förderband in das Sichtfeld der Smart-Kamera bewegt. Durch eine diffuse Beleuchtung kann die Smart-Kamera die Tabletten durch die Plastikverpackung hindurch überprüfen und falsche oder beschädigte Tabletten erkennen. Bei diesem Anwendungsbeispiel kommuniziert eine „Boa" Smart-Kamera von Teledyne Dalsa mit einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung), um Streifen mit falschen oder beschädigten Tabletten zu entfernen.
Trotz ihrer geringen Größe ist diese Kamera ein „Server" in einem Ethernet-Netzwerk und kann durch andere Clientcomputer programmiert werden. Dabei handelt es sich i.d.R. um PCs im gleichen Netzwerk. Die Programmierung erfolgt über die Bildverarbeitungssoftware „Inspect". Diese Software erlaubt über eine grafische Benutzeroberfläche auch die schnelle Entwicklung von Bildverarbeitungsanwendungen. Wenn beispielsweise der Durchmesser eines Flaschenhalses gemessen werden soll, zieht der Anwender einfach per Drag & Drop eine Lehre über das Bild des Flaschenhalses.

Darauf kommt es bei einer Smart-Kamera an
Zunächst einmal muss die Smart-Kamera über die erforderlichen Rechenkapazitäten für das Lösen der Bildverarbeitungsaufgabe innerhalb der Zykluszeiten der Abläufe verfügen.
Darüber hinaus sollte die Kamera klein genug sein, um sie an engen Stellen einpassen oder sie nachträglich in bestehende Prozesse integrieren zu können. Geringe Größe und niedriges Gewicht sind auch wichtig, wenn die Kamera auf einer beweglichen Plattform montiert wird, z.B. auf einem Roboterarm.
Zum Dritten sollte die Kamera robust genug für die geplante Umgebung sein. Das umfasst sowohl den Temperaturbereich als auch einen Schutz vor Spritzwasser, Staub, Vibrationen und elektrischen Störungen. Kabel und Anschlüsse müssen ebenfalls für Ihre Umgebung ausgelegt sein.
Und viertens ist auch die einfache Handhabung wichtig. Die Software der Smart-Kamera sollte es möglich machen, auch mit geringen Kenntnissen zur Bildverarbeitung schnell und einfach eine Programmierung durchzuführen.
Schließlich entscheiden auch Zusatzfunktionen und Zubehör darüber, ob die Verwendung einer Smart-Kamera schneller und einfacher ist. Sie sollten die Smart-Kamera von der Ferne aus programmieren und überwachen können. Die Smart-Kamera sollte die Kommunikationsprotokolle anwenden, die in Ihrer Fertigungsumgebung im Einsatz sind. Die meisten Smart-Kameras besitzen nur wenige Ein- und Ausgänge - schon allein aufgrund des geringen Platzes für Anschlüsse -, es ist also eventuell eine Erweiterung mit zusätzlichen Ein- und Ausgängen nötig. Außerdem sollte die Kamera in der Lage sein, die Beleuchtung zu steuern, damit diese mit der Bilderfassung der Smart-Kamera synchronisiert werden kann.