Vision-Systeme werden für die moderne Fertigung immer wichtiger. In Echtzeit gewonnene Prüfergebnisse sind zum Beispiel unerlässlich für sich selbst optimierende Produktionsprozesse. Bislang sind die Möglichkeiten dieser Systeme jedoch stark eingegrenzt, da sie kaum in die Maschinensteuerung integriert sind. Das ändert sich aber mit vollständig integrierter Vision-Technologie.

Maschinenbauer versuchen seit vielen Jahren ihren Maschinen mit Vision-Systemen das Sehen beizubringen. Insbesondere für die Umsetzung von Industrie 4.0 sind Vision-Systeme ein sehr wichtiger Faktor. Aber Maschinensteuerung und Vision sind derzeit noch zwei getrennte Welten und der Aufwand für die Einbindung eines Vision-Systems in eine Applikation ist sehr hoch.

Nun hat B&R ein vollständig integriertes und flexibles Embedded-Vision-System entwickelt, welches die bisherigen Nachteile dieser Systeme nicht hat. Herzstück des Systems sind intelligente Kameras. Das Portfolio wird ein breites Spektrum abdecken, welches am unteren Ende einfache Vision-Sensoren ersetzen kann und am oberen Ende die Leistungsfähigkeit von High-End Smart Cameras aufweist. Diese können viele Vision-Aufgaben lösen, für die heute noch PC-basierte Systeme eingesetzt werden.

Ein wesentlicher Bestandteil des B&R-Vision-Systems ist das Smart Light. Die Beleuchtung ist wahlweise in die Kameras integriert oder als externes Gerät verfügbar. Auch Kombinationen sind möglich. Die automatische Aussteuerung der Beleuchtung ermöglicht, dass schwierige Lichtsituationen – wie zum Beispiel Fremdlicht – die Leistung des Vision-Systems nicht beeinträchtigen. Auch höchste Synchronisierungspräzision für Hochgeschwindigkeitsaufnahmen oder objektspezifische Anforderungen wie Hell- oder Dunkelfeld-Beleuchtungen lassen sich einfach umsetzen.

Volle Integration

Die Integration des Vision-Systems umfasst alle Ebenen: Engineering-Tool, Echtzeitbetriebssystem und die Applikation. Damit lassen sich alle Aufgaben der Automatisierung abdecken: Von der eigentlichen Steuerungsfunktion, über Sicherheitstechnik, Antriebstechnik bis hin zur Robotik. Und nun auch Machine Vision.
Schnittstellen im Laufzeitsystem fallen weg, Kamera und Licht sind genauso integraler Bestandteil wie analoge und digitale I/Os, Servoachsen oder Safety. Damit sind Parametrierung und Programmierung von Bildverarbeitungsroutinen sowie Kamera- und Beleuchtungseinstellungen Teil des Automatisierungsprojekts.
Steuerungsprogrammierer können viele Vision-Aufgaben selbst erledigen. Alle Daten, Parameter und Variablen sind einheitlich für das Gesamtsystem, es gibt also keine gesonderten Prozessvariablen für Vision. Erst wenn zum Beispiel schwierige Lichtsituationen spezielles Know-how erfordern, müssen Vision-Experten hinzugezogen werden.

Einfache Programmierung

Für das Vision-System stehen vorgefertigte Softwarebausteine von Mapp Technology zur Verfügung. Dadurch lassen sich Applikationen ohne großen Programmieraufwand erstellen. Da die Mapp-Komponenten untereinander vernetzt sind, reichen wenige Klicks, um zum Beispiel Bilder des Vision-Systems in die Webvisualisierung Mapp View zu integrieren. Dazu muss keine einzige Zeile Code programmiert werden. Änderungen während des laufenden Betriebes, zum Beispiel Produktwechsel, lassen sich einfach umsetzen. Parameteränderungen für Kamera und Licht oder das Umschalten von Triggerbedingungen können in Echtzeit durchgeführt werden.

Breites Anwendungsspektrum

Das Anwendungsspektrum für das neue Vision-System ist sehr breit. Es reicht vom relativ einfachen Lesen eines Barcodes über OCV und OCR bis hin zu anspruchsvollen Aufgabenstellungen wie bei der Produktion von Pharmazeutika, in Druckmaschinen oder bei der Textilherstellung.
Die unterschiedlichen Kameramodelle sind nahtlos skalierbar und basieren auf derselben Technologie. So können unterschiedliche Maschinenvarianten mit verschiedenen Ausbaustufen des Vision-Systems geliefert werden. Die Software dazu erstellt der Maschinenbauer nur einmal – unabhängig davon, welche Hardware letztendlich eingesetzt wird. Da die Applikation auch auf der Steuerung gespeichert ist, geht nichts verloren, wenn die Kamera im Servicefall getauscht wird.

Synchronisierung < 1 µs

Kameras und Licht werden über Powerlink direkt in das Echtzeitnetzwerk der Maschine eingebunden. Über das Protokoll wird nicht nur die hochpräzise Synchronisierung mit Steuerung und Antriebstechnik abgewickelt, sondern auch der Informationstransfer für die Visualisierung.
Die Triggerung erfolgt nicht mehr über Umwege, sondern direkt aus der Steuerungs- oder Antriebsapplikation heraus. Damit erschließen sich bisher nie dagewesene Möglichkeiten: Bildtrigger und Lichtansteuerung können in harter Echtzeit und im Sub-µs-Bereich synchron mit dem gesamten Automatisierungssystem gesteuert werden. Auch bei dynamischen Applikationen mit häufig wechselnden Geschwindigkeiten ist so zum Beispiel kein separater Geber an einem Kameraeingang nötig.

Mit der vollständigen Integration von Machine Vision in das Automatisierungssystem steht Maschinenbauern eine Lösung zur Verfügung, mit der sie Steuerungs- und Vision-Aufgaben mit einem einzigen Werkzeug umsetzen können. Dadurch können sie sich voll auf die Maschinenprozesse konzentrieren und müssen sich nicht mehr mit den Unzulänglichkeiten bestehender Vision-Systeme herumschlagen.