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Umfeldsensoren von Sick ermöglichen es, 3D-Snapshots zu erzeugen

3D-Time-of-Flight-Messung
Umfeldsensoren von Sick ermöglichen es, 3D-Snapshots zu erzeugen

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Der Technologiekonzern Microsoft und Sick als Entwickler und Hersteller industrieller 3D-Kameras kombinieren ihr Know-how auf dem Gebiet der 3D-Time-of-Flight-Messung – kurz 3DToF. Das erste Produkt der Zusammenarbeit ist der 3D-Snapshot-Sensor Visionary-T Mini, dessen Bauform, Datenqualität und Wirtschaftlichkeit neue Maßstäbe bei Sensoren dieser Art setzt.

» Muhammet Albayrak, Product Management & Applications Engineering 3D Compact Systems, Sick AG, Waldkirch

Der 3D-Snapshot-Sensor Visionary-T Mini der Sick AG, Waldkirch, ermittelt Abstands- und Größeninformationen von Objekten durch 3D-Time-of-Flight (3D-Lichtlaufzeitmessung). Hierfür sendet der Sensor Infrarotlicht aus, welches an den Objekten in der Umgebung reflektiert und daraufhin vom Sensor ausgewertet wird. 3D-Snapshot bezeichnet dabei ein Bildaufnahmeverfahren, bei dem der Kamerasensor im Visionary-T Mini in einem einzigen Moment ein komplettes Abbild des Sichtbereichs aufnimmt (2D) und zusätzlich die Entfernung zwischen dem Umfeldsensor und des aufgenommenen Umfelds bestimmt wird (3D).

Microsoft und Sick: Fusion der jeweiligen 3DToF-Technologien

Die Frachtvermessung zur Stauraumoptimierung, die Positionserfassung zur Roboterführung, kollaborative Mensch-Maschine-Szenarien in smarten Fabriken oder die Fahrerassistenz zur Kollisionsvermeidung sind nur einige Beispiele dafür, welche industriellen Anwendungen durch Sensoren zur 3D-Umfelderkennung gelöst werden können. Der Messtechnik-Spezialist bietet hier bereits ein breites Portfolio von Industriekameras an, die mit Visionary-S und Visionary-B auf Technologien wie aktiver und passiver Stereoskopie oder eben – wie der Visionary-T und der neue Visionary-T Mini – auf 3DToF basieren. Der Zusatz „Mini“ sagt es aus – der neue 3D-Umfeldsensor punktet immer dann, wenn Montageraum knapp ist oder sein vergleichsweise geringes Gewicht eine Integration in Roboter oder bewegte Maschinenstrukturen begünstigt. Messtechnisch setzt er auf einen 3DToF-Imager mit einer Auflösung von 512 x 424 Pixel. Die Intensitäts- und Tiefenwerte werden in der Kamera berechnet und mit einer Bildfrequenz von bis zu 30 Hz ausgegeben. Mit der lichtstarken Beleuchtung und seinem hochempfindlichen Empfänger bietet der neue Mini-Sensor technologiebedingt eine große Tiefenschärfe über mehrere Meter und eine hohe Fremdlichtrobustheit. Dunkle wie auch glänzende Oberflächen werden gleichermaßen zuverlässig erfasst. Auch in lichtschwachen Umgebungen und bei längeren Distanzen erreicht man durch die aktive Beleuchtung vergleichbar hohe Tiefengenauigkeiten.

Präzise Messtechnik im kompakten Design

3D-Snapshot-Sensoren wie der neue Mini-Sensor in Schutzart IP65, IP67 oder IP69 sind für das industrielle Einsatzumfeld konzipiert: sie sind robust und vibrationsresistent, da sie ohne bewegte mechanische Teile wie beispielsweise Umlenkspiegel auskommen. Der Sensor ist kalibriert und einsatzbereit für einen ähnlich breiten Einsatztemperaturbereich wie die Visionary-T-Modelle. Hieraus resultiert eine hohe Ausfallsicherheit im 24/7-Betrieb bei zugleich geringem Wartungsaufwand. Der so genannte Ko-Existenz-Modus ermöglicht mehrere Kameras parallel in Applikationen zu betreiben. Neben der leichteren Ausführung im Alugehäuse steht für den Einsatz im Hygienebereich eine Sensorversion im widerstandsfähigen, kantenfreien und reinigungsfreundlichen Edelstahlgehäuse mit Schutzart IP69 zur Verfügung. Beide Varianten verfügen über robuste M12-Stecker sowie industrieübliche Schnittstellen wie TCP/IP, Gigabit Ethernet und sechs programmierbare I/Os, die eine einfache Feldbus- und Steuerungsanbindung gewährleisten. Die Ausgabe der Bilddaten und Tiefeninformationen als Rohdaten ermöglicht es Softwarespezialisten wie OEMs und Integratoren, die Messwerte des Sensors in eigene Lösungen und Applikationen zu übernehmen. Hierbei wird eine Vielzahl gängiger Programmiersprachen, Softwareschnittstellen und Bibliotheken unterstützt.

Applikationsgerechtes Portfolio für die 3D-Umwelterfassung

Die Umfeldsensoren der Produktfamilien Visionary-B, Visionary-S, Visionary-T und Visionary-T Mini ermöglichen es, 3D-Snapshots mit drei unterschiedlichen Aufnahmetechnologien zu erzeugen. Die Produktfamilie Visionary-B, die überwiegend im Außenbereich eingesetzt wird, arbeitet nach dem Prinzip der passiven Stereoskopie. Auch Visionary-S nutzt das „2-Augen-Prinzip“ der Stereovision – allerdings unterstützt durch eine aktive, strukturierte Beleuchtung. Eingesetzt wird sie in Applikationen, wenn Genauigkeit im Nahbereich für die Anwendung oder die Möglichkeit der Farbwahrnehmung oder beides zugleich die entscheidende Rolle spielen. Wie der neue Visionary-T Mini erzeugt auch der „große Bruder“ Visionary-T Abstands- und Größeninformationen von Objekten durch Lichtlaufzeitmessung. Der 3D-Snapshot-Sensor steht auch als programmierfähiges AP-Gerät zur Verfügung. Mit dieser Lösungsplattform im Sinne des edge computing können Applikationen direkt auf der Kamera ausgeführt werden, was sowohl die Performance als auch die Wirtschaftlichkeit einer Systemlösung durch geringere Komplexität deutlich verbessert. Auch der neue Mini-Sensor wird in absehbarer Zeit als programmierbare Variante verfügbar sein.

Technologien aus einer Hand für applikationsgerechte Lösungen

Jede der Visionary-Technologien hat ihre Stärken in unterschiedlichen Anwendungsfällen beispielsweise in der mobilen Automation, in Montage- und Fertigungsumgebungen oder in der Intralogistik. Der besondere Vorteil, wohl alle derzeit bekannten Applikationen durch ein einziges Portfolio – also aus einer Hand – lösen zu können, gewährleistet eine neutrale, technisch und wirtschaftlich optimale Applikationsberatung. Der so mögliche, direkte Vergleich der unterschiedlichen 3D-Snapshot-Technologien stellt sicher, dass immer die für die Kundenapplikation am besten geeignete Lösung zum Einsatz kommt. jg

Details zu den Umfeldsensoren von Sick

hier.pro/oTGC9

Kontakt:

Sick AG
Erwin-Sick-Str. 1
79183 Waldkirch
Tel. +49 7681 202–0
info@sick.de
www.sick.de


Info

Details zu den Umfeldsensoren von Sick


Bild: Sick

3D-Snapshot

3D Snapshot beschreibt die schnelle Aufnahme eines kompletten 3D-Bildes einer Umgebung oder eines Objekts, wobei jeder Teil der Umgebung oder des Objekts (der später im 3D-Bild abgebildet ist) zu jeder Zeit während (der) Bildaufnahme erfasst wird. Dank 3D-Snapshot-Technologie bieten die 3D-Vision-Sensoren Visionary-T von Sick Flexibilität für den Einsatz im Innenbereich. Auf Basis der Lichtlaufzeitmessung (engl.: time-of-flight measurement) liefern die Sensoren für jedes Pixel Tiefeninformationen in Echtzeit, selbst für stationäre Applikationen. Die Sensoren übertragen komplette Rohdaten und anwendungsspezifisch vorverarbeitete Daten. Darüber hinaus aber auch fertig ausgewertete Messwerte, die in einfachen Sensorantworten resultieren. Somit werden immer die passenden Informationen übermittelt – maßgeschneidert für die jeweilige Anwendung. Visualisierungstools und zuverlässige 3D-Informationen machen Visionary-T zur Lösung, etwa in der Intralogistik, der Robotik oder in Industriefahrzeugen.

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