Inhaltsverzeichnis
1. Integrierte Bildverarbeitung bietet Vorteile bei Engineering und Betrieb
2. Plug&Play für das gesamte Vision-System
3. Anwendungen und Branchen
4. Offenheit des Systems
5. Hintergrund
Nahtlos bindet die B&R Industrial Automation GmbH, Eggelsberg, ihre Vision-Lösung in die Automatisierung ein – Kameras, intelligente Bildverarbeitungsalgorithmen und ein innovatives Beleuchtungssystem sind integraler Bestandteil des B&R-Steuerungssystems. Das Vision-System eignet sich damit nicht nur für heutige Kundenanforderungen. Integrierte Systeme sind auch ein wichtiger Schritt in Richtung der adaptiven Maschine. „Denn was benötigt eine Maschine, um flexibel unterschiedliche Produkte in unterschiedlichen Losgrößen zu fertigen?“, fragt Andreas Waldl, Product Manager Integrated Machine Vision bei B&R, um direkt die Antwort zu geben: „Neben mechatronischen Transportsystemen wie unseren Trak-Systemen und Robotern für die flexible Handhabung braucht es auch ein Vision-System als Auge der Maschine: Denn nur eine Maschine, die sehen kann, kann sich ohne großen Aufwand an sich ständig ändernde Produkte und Anforderungen anpassen.“
Integrierte Bildverarbeitung bietet Vorteile bei Engineering und Betrieb
Fragt man, warum dazu eine solche tiefe Integration des Vision-Systems in die Maschinenautomatisierung erforderlich ist, fallen Waldl eine ganze Reihe von guten Gründen ein: „Das fängt beim Engineering an. Es ist viel einfacher und weniger fehleranfällig, wenn das Entwicklungsteam in einem gemeinsamen Tool wie unserem Automation Studio arbeitet, anstatt mit zwei oder mehr unterschiedlichen Werkzeugen.“
Im Betrieb ist ein großer Vorteil die Synchronisation der Bildaufnahme mit den sonstigen Maschinenabläufen. „Wenn alle Komponenten das exakt gleiche Zeitverständnis haben – und das auch noch mit einer Genauigkeit im Sub-Mikrosekundenbereich –, dann kann ich die Kamera mit der Achse synchronisieren oder eine Motorposition als Trigger nutzen“, so der Vision-Experte weiter. Das ist besonders für hochdynamische Anwendungen sinnvoll, um zielgenaue Aufnahmen zu ermöglichen, aber auch, um den Maschinendurchsatz nicht durch unnötige Halteperioden zu senken.
B&R-Deutschland-Chef Markus Sandhöfner zur Rolle adaptiver Maschinen
Plug&Play für das gesamte Vision-System
Zudem forciert die Einbindung das Plug&Play. „Unsere Vision-Sensoren haben von Haus aus erstmal keine Funktion. Sie wissen gar nicht, ob sie Codes lesen sollen oder Muster erkennen“, fährt Waldl fort. Sobald der Vision-Sensor aber an die Maschine angesteckt wird, bekommt er von der Steuerung automatisch alle benötigten Funktionen und Parameter aufgespielt. Und wenn der Betreiber die Kamera oder die Beleuchtung austauschen muss, erfolgt auch die Neuparametrierung im Plug&Play. Dazu muss nicht einmal die Hardware neu kalibriert werden. Kameras und Beleuchtungen von B&R sind werkskalibriert.
Herzstück der Vision-Lösung sind intelligente Kameras. Das Portfolio deckt ein breites Spektrum ab, welches am unteren Ende einfache Vision-Sensoren ersetzt und am oberen Ende die Leistungsfähigkeit von High-end-Smart-Kameras aufweist. Für die gesamte Produktpalette der Kameras stehen einfach zu konfigurierende Bildverarbeitungsfunktionen zur Verfügung, mit denen sich Applikationen ohne großen Programmieraufwand erstellen lassen.
Anwendungen und Branchen
Eine breite Palette an Anwendungen profitiert von der tiefen Integration der Bildverarbeitung in die Maschinenautomatisierung: Vom Packaging über Food, Pharma und Elektronik bis hin zu Automotive-Anwendungen. „Interessant wird es immer dann, wenn es um Geschwindigkeit geht“, erläutert Waldl. „Wir haben eine Anwendung in einer Werkzeugmaschine, wo wir auf einem sehr schnell bewegten Teil einen Data-Matrix-Code erkennen müssen, bei Geschwindigkeiten von 56 Meter pro Sekunde, das sind rund 200 km/h.“ Bei solchen Highspeed-Anwendungen sei es entscheidend, dass die volle LED-Leistung eines Lichtimpulses innerhalb von wenigen 100 ns erreicht wird. „Nur so verschmiert der Code im Bild nicht.“
Die B&R-Geräte unterstützen zudem unterschiedliche Beleuchtungsfarben, die aus der Applikation veränderbar sind. So kann für jede Anwendung die Komplementärfarbe gewählt werden, die den besten Kontrast erzeugt.
Offenheit des Systems
Beim weiteren Ausbau des Vision-Systems setzt B&R auf Öffnung und Partnerschaften. Zum einen habe sich die Einstellung zur Integration bei den Vision-Anbietern inzwischen geändert, sagt Waldl, „zum anderen wollen und können wir nicht alles selbst entwickeln.“ So denkt Waldl zum Beispiel daran, über einen Blitz-Controller neben eigenen Beleuchtungen auch ergänzende Beleuchtungen anderer Anbieter anzusteuern.
Und die Öffnung wird bis zur Software reichen: „Wir haben unser Vision-System auf Basis der Software des Technologiepartners MVtec entwickelt“, so Andreas Waldl abschließend. „Mittel- bis langfristig werden auch Maschinenbauer und Systemintegratoren mit Tools von MVTec eigene Funktionen entwickeln und zusammen mit unseren Funktionen auf die Kamera aufspielen können.“ Zudem plant B&R bereits im Juni ein neues Technologiepaket zu veröffentlichen, das die grafische Konfiguration und auch die Anbindung der Kameras vereinfacht. (ab/co)
Weitere Informationen zum integrierten Vision-System von B&R
Hintergrund
B&Rs Reise in die Welt der Bildverarbeitung begann vor über 10 Jahren. Damals halfen B&R-Ingenieure einem Vision-Anbieter dabei, Powerlink in eine seiner Smart Cameras zu integrieren. Allerdings mussten sie schnell feststellen, dass es zwar prima ist, wenn die Kamera via Powerlink Daten austauschen kann, „aber letztlich war das mehr eine Interface-basierte als eine tatsächlich integrierte Lösung. Wir und unsere Maschinenbaukunden stellen sich unter echter Integration etwas ganz anderes vor“, sagt Andreas Waldl, Product Manager Integrated Machine Vision bei B&R.
In Gesprächen mit verschiedenen Vision-Anbietern wurden deswegen die Möglichkeiten einer tieferen Integration ausgelotet. „Aber da sind wir schnell auf Widerstand gestoßen. Viele fragten uns: Wozu braucht ein Maschinenbauer so eine tiefe Integration überhaupt?“, so Waldl weiter. Unter dem Strich habe sich gezeigt, dass Vision und Automatisierung eben zwei recht verschiedene Welten sind. Interesse an einer engeren Zusammenarbeit bestand bei den Vision-Anbietern nicht.
Also beschloss das B&R-Team, eine eigene Vision-Technologie zu entwickeln. Begonnen wurde übrigens mit der Beleuchtung – denn diese ist in Praxisprojekten oft der größte Knackpunkt. „Ich habe mit vielen Kunden gesprochen und bei den meisten Anwendungen war die richtige Ausleuchtung die größte Herausforderung. Daher war es nur logisch, zuerst die Beleuchtung zu entwickeln“, erläutert Waldl. Letztlich habe B&R die Vision-Lösung wie eine Steuerung entwickelt: „Wir haben uns nicht daran orientiert, was Kameras heute können, sondern was Kameras künftig können müssen – etwa in Sachen nahtloser Verknüpfung oder beim Download von Funktionen und Parametern.“
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