Höchste Präzision

Bildverarbeitungssystem für präzise Positionieraufgaben

Wenn Bundestrainer Joachim Löw immer wieder ‚höchste Disziplin‘ verlangt, meint er meist das Zusammenspiel seiner Nationalspieler auf dem Fußballplatz. Dementsprechend dürfte er an dem Bildverarbeitungssystem Xpectia FH viel Freude haben, wurde es doch für Inspektionsaufgaben mit hoher Maschinengeschwindigkeit und höchstpräzisen Positionieraufgaben entwickelt.
Das Bildverarbeitungssystem Xpectia FH ist für die Verwendung von Objektprüfungs-, Positions- sowie Messaufgaben ausgelegt und lässt sich in nahezu jede Maschine oder Roboteranwendung integrieren. Das System ist darauf optimiert, einen schnellen und stabilen Maschinendurchsatz zu ermöglichen und wurde speziell für die nahtlose Integration in die Automatisierung (Steuerungen, Motion-Controller und Robotik) entwickelt. Zeitgleich erfüllt es die Anforderungen der Hersteller von Hochgeschwindigkeits-Fertigungsanlagen. Zudem bietet es die Flexibilität eines PC-basierten Vision-Systems durch einfache Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung und einfache Integration in Human Machine Interfaces (HMI).

Hohe Geschwindigkeit dank Vierkern-Prozessoren

Durch einen besonders schnellen Bildübertragungsbus und Vierkern-Prozessoren wird zu jedem Zeitpunkt – von der Bildaufnahme bis zur Datenausgabe – die Prozessgeschwindigkeit maximiert. Dank der Vierkernprozessor konnte die Zeit für das Bildaufnahmeintervall um 75% zu den bisherigen Modellen verkürzt werden. Vier Controller können so ohne Erhöhung der Zykluszeiten in einem integriert werden, wodurch sich Kosten und Verarbeitungszeiten senken lassen. Anschließend lassen sich die Ergebnisse mittels Ethercat in 500µs an eine SPS, wie z.B. den Maschinen-Controller NJ exportieren.

Schnelle Bilderfassung dank neuem Algorithmus

Die Auflösung heutiger Kameras steigt immer weiter. Daher wurden beim FH-System die Erfassungs- und Übertragungszeiten von hochauflösenden Bildern um den Faktor sieben zu bisherigen Kameras verringert, um so eine schnelle Verarbeitung der Daten zu ermöglichen. Speziell bei dem gleichzeitigen Einsatz mehrerer Kameras mit hoher Auflösung, kommen die Vorteile des Systems zu tragen. Jede Kamera verfügt zusätzlich über einen eigenen Bildpuffer zur Speicherung von Bilddaten. Dieser ist vom Hauptspeicher getrennt, der für die Bildverarbeitung zuständig ist. Dadurch können bis zu 256 Bilder mit Highspeed-Bilderfassung aufgenommen werden, auch wenn der Hauptspeicher andere Daten verarbeitet. Eine wichtige Eigenschaft des Systems ist der ultraschnelle Bildverarbeitungsalgorithmus Shape Search III (s. inVISION 3/13, S. 50), mit dem bis zu neunmal schnellere und genauere Messungen möglich sind als bisher: Dies sogar bei schwierigen Umgebungsbedingungen, wie schlechter Beleuchtung, Fremdlicht sowie unscharfen bzw. gedrehten, zufällig angeordneten oder überlappenden Zielobjekten. Über viele Jahre wurde an dem Algorithmus zur schnellen Suche und zum Abgleich von Vorlagen entwickelt. Wie gut dieser inzwischen ist, zeigt sich daran, dass er bei der Messung von Glasbeschichtungen oder anderen Verfahren, bei denen der Abstand des Werkstücks zur Kamera variiert, wodurch Größenunterschiede und Fokusverschiebungen auftreten, eingesetzt wird. Sogar in diesen Fällen erkennt die Software die Position mit nur geringen Abweichungen. Es stehen vier spezielle Positionierungsfunktionen zur Verfügung. Diese lassen sich kombinieren, um Positionierungsberechnungen im Bildverarbeitungssystem auszuführen, die bisher auf Controllern oder IPCs komplexe Berechnungen erforderten.

Ethercat-Positionierlösung ohne Totzeit

Bei Maschinen, die Mikrometer-genau arbeiten müssen, ist eine einzige Positionierausrichtung zur Gewährleistung der erforderlichen Präzision oft nicht genug. Häufig sind dort mehrere Ausrichtungen notwendig, die jedoch die Dauer der Prozesse verlängern. In einer von Omron zum Patent angemeldeten neuen Steuerungsmethode kann nun in Zusammenarbeit des FH-Bildverarbeitungssystems mit der Sysmac Automatisierungsplattform eine besonders schnelle und präzise Prozesssteuerung erreicht werden, welche die Objektposition kontinuierlich erkennt und den Verfahrensweg fortwährend aktualisiert. Um die Zielposition schnell zu erreichen, wird dabei auf Ethercat als Hochgeschwindigkeitsnetzwerk gesetzt, das sich optimal zur Steuerung der Maschinen eignet und zur Synchronisation von Motion Control und Kommunikationszyklus eingesetzt wird. Mit der Automatisierungssoftware Sysmac Studio lassen sich zusätzlich alle über Ethercat verbundenen Slaves, wie z.B. Motion Control, Antriebe, Sensoren und die Bildverarbeitung, einrichten. Durch integrierte Simulation in Verbindung mit einem Controller lässt sich die Programmlogik überprüfen und die Ethercat E/A-Zuordnung direkt bearbeiten, um Messbefehle an das Bildverarbeitungssystem zu senden. (peb)

Der Beitrag entstand nach Unterlagen von Omron Europe B.V