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Die Grenzen sind neu definiert

: Baumer


Mit integrierten Schaltungen in Form von FPGAs wird die Geschwindigkeit von Vision Sensoren entscheidend erhöht. Komplexe Aufgaben können damit im Vergleich zu BV-Systemen in einem noch kompakteren Gehäuse mit leistungsfähigen Algorithmen sicher gelöst werden.

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„Sehende“ Vision Sensoren von Baumer.

„Sehende“ Vision Sensoren von Baumer.

Im Laufe eines Tages verändert sich die Bildaufnahmesituation bei automatischen, optischen Inspektionen dramatisch – morgens fällt Sonnenlicht durch die Fenster der Maschinenhalle, während in den Abendstunden Deckenleuchten mit dem charakteristischen 50-Hz-Flimmern eingeschaltet werden. Dieser Herausforderung müssen sich auch Vision Sensoren stellen – wie kann man die Grenzen der Grauwert-Verarbeitung überschreiten, um die erforderliche Stabilität, trotz der vielen Einflussfaktoren, zu erreichen.

Die Natur als Vorbild

Schon früh hat der Mensch gelernt, seine Augen gezielt und fokussiert einzusetzen. Selbst in Waldgegenden, mit wechselnden Licht- und Schattenspielen, ist der Mensch in der Lage, Objekte zu erkennen. Es ist daher naheliegend, diesen evolutionären Vorteil des menschlichen Auges für den industriellen Einsatz nutzbar zu machen. So wurden bereits in den 70er Jahren Algorithmen und Ideen entwickelt, die es ermöglichen, die Konturen innerhalb eines Bildes zu bestimmen und damit auszuwerten.

Einer der einfachsten Vertreter dieser Algorithmen, der Sobel-Filter, basiert auf einem 3 x 3-Filter – d. h. für jeden Bildpunkt werden neun Pixel verwendet. So ist bereits in diesem Fall die 9-fache Datenmenge im Vergleich zu reinen Grauwerten zu verarbeiten. Für eine qualitativ gute Kantenbestimmung werden jedoch größere Filter benötigt, typischerweise in der Größe 5 x 5 oder 7 x 7. So muss letztlich die 25- oder gar die 49-fache Datenmenge verarbeitet werden.

Baumer hat mit der FEX®-Technologie
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Zu den schwierig zu kontrollierenden, externen Einflüssen, zählen Deckenbeleuchtungen und Halogenlampen, aber auch Sonneneinstrahlung durch die Fenster der Halle. Dies kann bei der Inbetriebnahme zu ungeplantem Zeit- und Materialaufwand führen, wenn diese Faktoren nicht von vornherein berücksichtigt wurden.

Zu den schwierig zu kontrollierenden, externen Einflüssen, zählen Deckenbeleuchtungen...

einen Bildverarbeitungsprozessor entwickelt, der diese Datenmengen verarbeiten kann und damit diese Algorithmen auch für Vision Sensoren einsetzbar macht – durch die neueste FPGA-Technologie. Diese flexiblen Mikroprozessoren können so programmiert werden, dass parallel beim Bildeinzug die Konturen bestimmt und damit in Echtzeit, neben den Grauwertinformationen, im Speicher abgelegt werden. Basierend auf den Konturen kann die Objektgeometrie laut Hersteller präzise und schnell überprüft sowie die Position und Lage des Objektes bestimmt werden.

Konturen für die Echtzeitverarbeitung

Diese Form der Konturverarbeitung ist im Bereich der Vision Sensoren einmalig. Konventionelle Systeme arbeiten rein grauwertbasiert, indem mit einer Trennschwelle versucht wird, Objektinformationen zu gewinnen und damit die Position, Form und Maßhaltigkeit der Prüfmuster zu bestimmen. Diesen Methoden der so genannten Blob-Analyse (Binary Large Object) sind aber in der Praxis oft mit viel Aufwand verbunden. So setzen diese Systeme voraus, dass das Sichtfeld homogen ausgeleuchtet ist, um eine klare Trennung des Vorder- und Hintergrunds zu ermöglichen.

Mit VeriSens® Vision Sensoren kann der konturbasierte Ansatz seine Prozessstabilität erreichen. Wo früher aufwändige Tests und spezielle Beleuchtungsmodule benötigt wurden, um eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des Inspektionsfeldes zu erreichen, kann nun der Aufbau einer externen Beleuchtung vernachlässigt werden. Durch den integrierten Baumer FEX-Prozessor der VeriSens Vision Sensoren werden die Konturen in Echtzeit bereitgestellt und können
für eine leistungsstarke Verarbeitung genutzt werden. Die Leistungsfähigkeit dieser Sensoren kann damit entscheidend erhöht werden.
„Sehende“ Vision Sensoren von Baumer.
Zu den schwierig zu kontrollierenden, externen Einflüssen, zählen Deckenbeleuchtungen und Halogenlampen, aber auch Sonneneinstrahlung durch die Fenster der Halle. Dies kann bei der Inbetriebnahme zu ungeplantem Zeit- und Materialaufwand führen, wenn diese Faktoren nicht von vornherein berücksichtigt wurden.


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