br_mapp_screen -web

Smarte Kameras für die vernetzte Fertigung

Qualitätssicherung

Maschinensteuerung und Vision-Systeme waren bislang getrennt. B&R bietet erstmals ein vollständig integriertes Embedded-Vision-System.

Die Aussage „Ich habe auf den ersten Blick gesehen, was los war“ kommt nicht von ungefähr, denn das Auge ist das wichtigste Sinnesorgan des Menschen. „Bei vielen Maschinen ist das heute jedoch noch anders“, betont Andreas Waldl, Product Manager Integrated Machine Vision bei B&R: „Sie haben keine Augen.“ Mit Vision-­Systemen versuchen Maschinenbauer seit vielen Jahren, dieses Manko zu beheben. Insbesondere für die Umsetzung von Industrie 4.0 sind Vision-Systeme ein sehr wichtiger Faktor. „Maschinensteuerung und Vision sind derzeit jedoch zwei getrennte Welten“, sagt Waldl. Der Aufwand für die Einbindung eines Vision-Systems in eine Applikation ist sehr hoch.

Flexibel und variantenreich

„Wir haben ein vollständig integriertes und flexibles Embedded-Vision-System entwickelt, welches die bisherigen Nachteile dieser Systeme nicht hat.“ Herzstück des Systems sind intelligente Kameras. Das Portfolio wird ein breites Spektrum abdecken, welches am unteren Ende einfache Vision-Sensoren ersetzen kann und am oberen Ende die Leistungsfähigkeit von High-End Smart Cameras aufweist. Diese können viele Vision-Aufgaben lösen, für die heute noch PC-basierte Systeme eingesetzt werden.

br_vision_camera -webDen Kern des Systems bilden intelligente Kameras: Anwender können zwischen unterschiedlichen Performance-Leveln, Bildsensoren und Optiken auswählen.
Foto: B&R

Ein wesentlicher Bestandteil des B&R-Vision-­Systems ist das Smart Light. Die Beleuchtung ist wahlweise in die Kameras integriert oder als externes Gerät verfügbar. Auch Kombinationen sind möglich. Die Beleuchtung wird automatisch ausgesteuert. Auch höchste Synchronisierungspräzision für Hochgeschwindigkeitsaufnahmen oder objektspezifische Anforderungen wie Hell- oder Dunkelfeldbeleuchtungen lassen sich einfach umsetzen.
„Die Integration des B&R-Vision-Systems umfasst alle Ebenen: Engineering-Tool, Echtzeitbetriebssystem und die Applikation“, betont Waldl. Damit lassen sich alle Aufgaben der Automatisierung abdecken: von der eigentlichen Steuerungsfunktion über Sicherheitstechnik, Antriebstechnik bis hin zur Robotik. „Und nun auch Machine Vision.“

Schnittstellen im Laufzeitsystem fallen weg, Kamera und Licht sind genauso integraler Bestandteil wie analoge und digitale I/Os, Servoachsen oder Safety. Damit sind Parametrierung und Programmierung von Bildverarbeitungsroutinen sowie Kamera- und Beleuchtungseinstellungen Teil des Automatisierungsprojekts.

Steuerungsprogrammierer können viele Vision-­Aufgaben selbst erledigen. Alle Daten, Parameter und Variablen sind einheitlich für das Gesamtsystem, es gibt also keine gesonderten Prozessvariablen für Vision. Erst wenn zum Beispiel schwierige Licht­situationen spezielles Know-how erfordern, müssen Vision-Experten hinzugezogen werden.

Geringer Programmieraufwand

Für das B&R-Vision-System stehen vorgefertigte Softwarebausteine von Mapp Technology zur Verfügung. Dadurch lassen sich Applikationen ohne großen Programmieraufwand erstellen. Da die Mapp-Komponenten untereinander vernetzt sind, reichen wenige Klicks, um zum Beispiel Bilder des Vision-Systems in die Webvisualisierung Mapp View zu integrieren. Dazu muss keine einzige Zeile Code programmiert werden. Änderungen während des laufenden Betriebs, zum Beispiel Produktwechsel, lassen sich einfach umsetzen. Parameteränderungen für Kamera und Licht oder das Umschalten von Triggerbedingungen können in Echtzeit durchgeführt werden.

Vielfältig in der Anwendung

Das Anwendungsspektrum für das Vision-System reicht vom relativ einfachen Lesen eines Barcodes über OCV und OCR bis hin zu anspruchsvollen Aufgabenstellungen wie bei der Produktion von Pharmazeutika, in Druckmaschinen, in der Kunststoffverarbeitung oder bei der Textilherstellung.

br_waldl -web„Mit dem ersten vollständig integrierten Vision-System eröffen sich neue Möglichkeiten für Maschinen- und Anlagenbauer.“, Andreas Waldl, Product Manager Integrated Machine Vision bei B&R.
Foto: B&R

Die unterschiedlichen Kameramodelle sind nahtlos skalierbar und basieren auf derselben Technologie. So können unterschiedliche Maschinenvarianten mit verschiedenen Ausbaustufen des Vision-Systems geliefert werden. Die Software dazu erstellt der Maschinenbauer nur einmal – unabhängig davon, welche Hardware letztendlich eingesetzt wird. Da die Applikation auch auf der Steuerung gespeichert ist, geht nichts verloren, wenn die Kamera im Servicefall getauscht wird.

Synchronisierung unter einer Mikrosekunde

Kameras und Licht werden über Powerlink direkt in das Echtzeitnetzwerk der Maschine eingebunden. Über das Protokoll wird nicht nur die hochpräzise Synchronisierung mit Steuerung und Antriebstechnik abgewickelt, sondern auch der Informationstransfer für die Visualisierung.

Die Triggerung erfolgt nicht mehr über Umwege, sondern direkt aus der Steuerungs- oder Antriebs­applikation heraus. Damit erschließen sich bisher nie da gewesene Möglichkeiten: Bildtrigger und Lichtansteuerung können in harter Echtzeit und im Sub-Mik­rosekunden-Bereich synchron mit dem gesamten Automatisierungssystem gesteuert werden. Auch bei dynamischen Applikationen mit häufig wechselnden Geschwindigkeiten ist so zum Beispiel kein separater Geber an einem Kameraeingang nötig.

Durch die vollständige Integration von Machine Vision in sein Automatisierungssystem stellt B&R Maschinenbauern eine Lösung zur Verfügung, mit der sie Steuerungs- und Vision-Aufgaben mit einem einzigen Werkzeug umsetzen können. Andreas Waldl: „Dadurch können sie sich voll auf die Maschinenprozesse konzentrieren und müssen sich nicht mehr mit den Unzulänglichkeiten bestehender Vision-­Systeme herumschlagen.“

Autor: Dominik Bechlarz

Aufmacherbild: B&R