Der Optosensorik-Spezialist Leuze electronic ist seit mehr als 10 Jahren auch im Bereich der Bildverarbeitung tätig. Auf der Basis des in dieser Zeit und in zahlreichen Applikationen gesammelten Know-hows wird nun eine neue leistungsstarke Smart Kamera Baureihe entwickelt, die sich durch Features wie Web-Konfiguration, motorische Fokusverstellung, homogenes Lichtdesign und eine besonders leistungsfähige Blobanalyse auszeichnet. Sie erleichtert dem Anwender die Integration, bietet Flexibilität in der Anwendung und ermöglicht ein breites Einsatzspektrum sowie hohe Prozesssicherheit.

In der industriellen Bildverarbeitung, einer Schlüsseltechnologie der Automa­tisierungstechnik, haben sich im Lauf der letzten Jahre unterschiedliche Geräteklassen durchgesetzt, die sich u. a. auch in ihrer Flexibilität und dem damit verbundenen Integrationsaufwand unterscheiden. PC- oder controllerbasierte ­Vision Systeme bilden hier die Spitze der Leistungsfähigkeit. Für die Mehrzahl der Automatisierungsaufgaben sind jedoch Vision Sensoren oder die meist leistungsfähigeren, schnelleren und flexibel einsetzbaren Smart Kameras die bessere Wahl. Sie sind mit geringem Zeit- und Kostenaufwand zu integrieren, bieten aber dennoch für viele Anwendungen ausreichend Flexibilität und Performance. In diesem Segment stellt die von Leuze electronic entwickelte neue Baureihe LSIS 400i die Smart Kamera der nächsten Generation dar.

Im Fokus des Anwenders
Der Anwender weiß, dass nicht nur Prozessorleistung und Algorithmik im Fokus der Bildverarbeitungs-Applikation stehen, sondern erfolgsentscheidend Kriterien wie etwa Beleuchtung, Flexibilität bei der Kameraeinstellung oder der zur Integration notwendige Aufwand sind. Dazu zählen die Montage- und Justagemöglichkeiten ebenso wie eine komfortable Bedienung.
Maßgeblich leistungsbestimmend gehört die Beleuchtung zu den wichtigsten Qualitätsmerkmalen solcher Systeme. Hier werden üblicherweise ringförmig angeordnete LEDs verwendet, wobei jede einzelne ihr Licht in einem bestimmten Winkel abstrahlt. Damit entsteht zwangsläufig eine relativ inhomogene Ausleuchtung, die innen dunkel mit nach ­außen zunächst rasch ansteigender Intensität ist, jedoch in ihrem weiteren Verlauf und abhängig vom Abstand wieder abnimmt. Darüber hinaus steht der runde Lichtfleck konträr zum rechteckigen Kamerachip, was letztendlich die Qualität der Auswertung beeinflusst.
Mindestens ebenso qualitätsrelevant für ein Vision System und die damit erzielbaren Mess- und Prüfergebnisse ist die Fokussierung. Hier werden vom austauschbaren bis zum einstellbaren Objektiv die unterschiedlichsten Lösungen angeboten. Meist erfordern sie den manuellen Zugriff unter häufig beengten Platzverhältnissen in der Anwendung. Folglich sind exakte Fokussierungen mit hohem Justageaufwand verbunden und nur schwer reproduzierbar.
Nicht offensichtlich qualitätsrelevant, aber immer im Fokus der Anwender steht die Bedienung der Smart Kamera. Hier ist es vor allem die Parametrierung, die in der Regel über eine spezielle Software auf einem PC vorgenommen wird. Und welcher Servicetechniker und welcher Instandhaltungsingenieur hat nicht selbst schon leidvoll erfahren, dass genau dieser PC im Notfall vor Ort nicht verfügbar ist.

Voller Innovationen
Leuze electronic hat diese und eine Vielzahl weiterer Anforderungen aufgenommen und in die Entwicklung der neuen Smart Kamera Baureihe LSIS 400i einfließen lassen. Diese neue Baureihe steckt voller leistungsstarker Innovationen. Dass sie mit viel Applikations-Know-how entwickelt wurde, zeigt sich schon äußerlich im industrietauglichen Erscheinungsbild mit einem robusten Metallgehäuse. Ein nach Schutzart IP 65 dicht verklebtes Glasfenster schützt die Kameratechnik und die integrierte Beleuchtung. Statt die herkömmlichen LEDs zu verwenden, hat Leuze eine Beleuchtung mit spezieller Optik entwickelt. Sie besteht aus acht rechteckigen und mit aufwändig berechneten Freiformflächen ausgestatteten Segmenten, deren optimaler Arbeitsabstand zwischen 50 mm und 250 mm liegt. Damit wird bereits je Segment eine äußerst homogene, rechteckige Ausleuchtung erreicht.
Nicht gleich auf den ersten Blick zu erkennen, aber von entscheidender Bedeutung für die Flexibilität und letztlich auch für die erzielbare Qualität ist die motorische Fokusverstellung. Sie erspart dem Anwender bei Chargenwechseln mit unterschiedlichen Objektabständen die manuelle Fokussierung. Stattdessen wird einfach das neue Prüfprogramm mit der Fokuseinstellung für den spezifischen Kameraabstand geladen. Die entsprechende Fokusposition wird über die motorische Fokusverstellung angefahren. Eine Innovation, die reproduzierbare Einstellungen und damit auch Qualitätsverbesserungen ermöglicht und besonders im Fall enger Einbauverhältnisse eine spürbare Erleichterung bringt.
Ebenfalls ein Novum und den Einsatz der Smart Kamera erheblich erleichternd, ist die integrierte webConfig-Parametrieroberfläche. Die von Leuze entwickelte und erstmals in den Barcodelesern BCL 500i eingesetzte Software ermöglicht die Parametrierung der Geräte direkt über den Webbrowser. Beim LSIS 400i geht die Leistungsfähigkeit jedoch weit über die eines „Parametrier-Tools" hinaus. Hier ist die gesamte Bildverarbeitungssoftware im Gerät integriert. Via Ethernet-Schnittstelle sorgt der schnelle und einfache Zugang zum Gerät für eine leichte Integration. Eine Installation der Software auf dem PC des Anwenders ist nicht notwendig. Sie ist ‚on board‘ und mit einem Webbrowser zugänglich. Im Servicefall bedeutet dies, dass die gesamte Parametrier-Software inklusive einer Online-Hilfe vor Ort, wann und wo auch immer, im Gerät vorhanden sind.

Software-Kompetenz
Einen entscheidenden Anteil an der Leistungsfähigkeit der neuen LSIS 400i Baureihe hat die von Leuze electronic implementierte Blobanalyse. Blob steht für binary large object und ist eine gängige und praxiserprobte Art der Bildauswertung. Ein Blob kennzeichnet einen zusammenhängenden Pixelbereich im Bild. Durch Eingrenzen von Blob-Merkmalen wie Fläche und Umfang können einzelne Objekte oder Objektgruppen gezielt erkannt werden. Eine Fläche ist die Summierung der in einem Blob eingeschlossenen Pixel, optional einschließlich möglicher Löcher innerhalb des Blobs. Ein Umfang wird über die Länge der äußeren Konturlinie eines Blobs in Pixeln definiert.
Der neue LSIS 400i kann jedoch noch deutlich mehr Eigenschaften prüfen. So lässt sich beispielsweise über das Verhältnis zwischen Fläche und Umfang eines Blobs ein Formfaktor bestimmen, der dessen geometrische Gestalt klassifiziert. Darüber hinaus ist über die Prüfung von Haupt- und Nebenachse eines Blobs die Drehlage eines Objektes erkennbar. Mit der leistungsfähigen Blobanalyse kann diese neue Generation der Smart Kameras verschiedenste Aufgaben der Vollständigkeits- und Anwesenheitsprüfung oder der Positionserkennung einfach und zuverlässig durchführen.

Produktionsgerecht
Innovationen wie die von Leuze electronic entwickelte Beleuchtung oder die ­motorische Fokusverstellung erfüllen höchste Ansprüche an Zuverlässigkeit, Effizienz und Flexibilität. Auch mit der ­integrierten webConfig-Parametrieroberfläche beweist Leuze electronic anwenderorientiertes Entwicklungs-Know-how, das die Integration und die Bedienung der Geräte erheblich vereinfacht. In diesen Zusammenhang gehören auch das zweisprachige Display am Gerät für einfache Diagnose und Statusanzeigen sowie die integrierte Connectivity mit Ethernet und RS 232 Schnittstellen, mit acht digitalen, konfigurierbaren Ein-/Ausgängen und das intelligente Befestigungskonzept mit M12-Anschlusstechnik.
Die Smart Kamera der Baureihe LSIS 400i ist ab Sommer 2009 verfügbar.