Inhaltsverzeichnis
1. Technologische Weiterentwicklungen
2. Breit aufgestellte Softwarebibliothek
3. Programmierbarer Profilsensor
Embedded Vision ermöglicht die effiziente und kompakte Ausführung von Inspektions- und Messaufgaben ohne externen Computer. Die Kameras selbst übernehmen dabei mit ihrer integrierten Intelligenz die Bildverarbeitung in Maschinen, Anlagen sowie Robotiksystemen und kommunizieren die Ergebnisse an die Anlagensteuerung oder geben Steuerbefehle aus. Es entsteht somit kein Zeitverlust für die Datenübertragung an einen separaten Bildverarbeitungsrechner. Unter anderem diese Eigenschaften haben dazu geführt, dass die Embedded Vision zusammen mit Themen wie Deep Learning und 3D-Bildverarbeitung zu den Schwerpunkten der Leitmesse Vision im vergangenen Herbst gehörte.
Was schließlich den Ausschlag für eine Embedded-Lösung gegenüber einem herkömmlichen Sensor mit angeschlossenem PC gibt, entscheidet sich von Fall zu Fall. Platzeinsparungen können eine Rolle spielen, aber auch schnellere Geschwindigkeiten durch direkte Kommunikation mit einer Maschinensteuerung oder eine einfachere Wartung und höhere Verfügbarkeit durch weniger Zubehör. Darüber hinaus kann eine Tauglichkeit für entlegene Installationen durch die autarke Funktion der entsprechenden Lösung, der niedrige Verbrauch oder auch – was im OEM-Seriengeschäft nicht zu vernachlässigen ist – ein attraktives Design sowie die große Flexibilität bei der maßgeschneiderten Konfiguration entscheidend sein.
Technologische Weiterentwicklungen
Seit Vision Components vor über zwei Jahrzehnten die weltweit erste Embedded-Kamera auf den Markt brachte, hat sich technologisch einiges getan. Dies spiegelt sich auch in der Ausstattung der aktuellen Vision-Systeme wider: Der digitale Signalprozessor (DSP) in der ersten Smart-Kamera des Herstellers von 1995 erreichte 32 MHz Taktfrequenz. In den Embedded-Systemen der aktuellen Baureihe VC Z wird das Zynq-Modul von Xilinx eingesetzt. Dieses System-on-Chip (SoC) enthält einen Dual-Core-ARM-Cortex-A9-Prozessor mit 2 x 866 MHz sowie zusätzlich ein FPGA, also einen programmierbaren Schaltkreis, auf den bestimmte Bildverarbeitungsaufgaben ausgelagert werden können, um den Prozessor anderweitig zu nutzen. Mit dem FPGA lassen sich sehr komplexe Berechnungen ausführen oder auch sehr große Datenvolumen ohne Zeitverlust verarbeiten. Vision Components bietet zudem eine anwendungsspezifische FPGA-Programmierung an, die je nach Anwendung bis zu 20-mal schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten ermöglicht.
Die VC-Z-Baureihe bietet Embedded-Vision-Systeme in verschiedenen kompakten Konfigurationen. Die Platinenkamera mit Onboard-Sensor hat beispielsweise ein Format von 40 x 65 mm. Des Weiteren sind Ausführungen mit einem oder zwei abgesetzten Sensorköpfen erhältlich, die eine noch größere Flexibilität bei der Integration in verschiedene Applikationen ermöglichen. Und VC-Z-Gehäusekameras werden schon ab 80 x 45 x 20 mm sowie wahlweise mit IP67-Schutz in einer etwas größeren Ausführung angeboten, optional mit integrierter Beleuchtung. Eine Auswahl an CMOS-Sensoren mit unterschiedlichen Auflösungen gewährleistet außerdem, dass für jeden Bedarf eine passende Kamera zur Verfügung steht, zum Beispiel der IMX392-Sensor aus der Pregius-Baureihe von Sony mit einer Auflösung von 2,3 Megapixel (1920 x 1200 px). Bei Vollauflösung erreicht das Unternehmen damit Bildraten von bis zu 118 fps. Die aktuelle CMOS-Technik gewährleistet durch besonders geringes Ausleserauschen eine hohe Dynamik sowie eine gute Bildqualität. Dadurch liefern die Sensoren selbst unter schwierigen Umgebungsbedingungen mit wenig Licht scharfe, praktisch störungsfreie Bilder.
Breit aufgestellte Softwarebibliothek
Vision Components unterstützt OEMs darüber hinaus durch die Bereitstellung vorprogrammierter Softwarefunktionen auch bei der Applikationsentwicklung. Die VC LibQ ist eine Softwarebibliothek mit über 300 eigenen Funktionen für alle gängigen Bildverarbeitungsaufgaben. Sie enthält außerdem auch die gesamte Ausstattung der Halcon-Software von MVTec. Das VC-LibQ-Gesamtpaket kann somit sehr unterschiedliche Anwendungen wie etwa die Schriftzeichenerkennung und -verifizierung (OCR/OCV), 3D-Bildverarbeitung, Messen und Prüfen, Blob-Analysen, Farbbildverarbeitungen, Hyperspectral Imaging, Morphologie sowie Bewegungsanalysen abdecken. Auf Wunsch sind auch spezialisierte Softwarepakete für bestimmte Aufgaben erhältlich. Zudem sind sämtliche Funktionen gründlich praxiserprobt, da beide Hersteller mit ihren Softwareprodukten bereits seit über 20 Jahren erfolgreich im Markt vertreten sind. Vision Components hat die Algorithmen dabei speziell auf die VC-Z-Embedded-Systeme zugeschnitten, um ein optimales Zusammenspiel von Hardware und Software zu gewährleisten.
Programmierbarer Profilsensor
Die jüngsten Produkte mit integrierter Bildverarbeitungsintelligenz des Unternehmens sind die 3D-Laserprofilsensoren der Baureihe VCnano3D-Z. Die Embedded-Systeme können mit Zynq-SoC zusätzlich zum 3D-Profil auch das Grauwertbild (2D) auswerten – eine im Bereich der derzeit erhältlichen Profilsensoren wohl einzigartige Funktion. Die 3D-Profile werden im Lichtschnittverfahren (Lasertriangulation) erfasst und Vision Components hat das integrierte FPGA für die Auswertung der 3D-Punktewolke programmiert. Dadurch kann der ARM-Prozessor komplett für anwendungsspezifische Routinen genutzt werden, was wiederum Leistungsgewinne sowie Geschwindigkeitssteigerungen ermöglicht und das Einsatzfeld für Laserprofilscanner erweitert. Mit ihrer 1-Gbit-Ethernet-Schnittstelle sind sie optimal für Echtzeitanwendungen geeignet, beispielsweise für die Inline-Kontrolle von Schweiß- und Kleberaupenprozessen. Dabei können durch die zusätzliche Fähigkeit der 2D-Auswertung sogar 3D- und 2D-Prüfaufgaben kombiniert werden. Im Fall der Schweißnahtkontrolle kann das Embedded-System also zeitgleich die Lage und die Form der Schweißnaht überwachen.
Des Weiteren lassen sich nun aufgrund des starken Lasers auch Objekte mit deutlich über einem Meter Kantenlänge scannen und die Systeme erreichen gute Ergebnisse in unterschiedlichen Beleuchtungssituationen. Die vom Hersteller entwickelte Ambient Light Suppression Technology ermöglicht außerdem Messungen bei Umgebungslichtstärken von bis zu 100.000 Lux. Die Serie enthält derzeit Modelle für Arbeitsabstände bis über 3 m sowie für ein breites Spektrum möglicher Auflösungen ab etwa 40 µm auf der X-Achse und 10 µm auf der Z-Achse. Auf Anfrage fertigt der Hersteller auch maßgeschneiderte Ausführungen an, sodass OEMs für jeden Bedarf einen geeigneten Profilsensor erhalten. ik
Weitere Informationen zu den Embedded-OEM-Vision-Lösungen von Vision Components:
Messe Embedded World 2019: Halle 2, Stand 2-444
