Ethercat-Klemmen für nahezu jede Vision-Aufgabe verdeutlichen den ganzheitlichen Ansatz von Beckhoff, bei dem alle erforderlichen Maschinenfunktionen (inkl. Bildverarbeitung) in einem durchgängigen System realisiert werden. Die I/Os verbessern entscheidend die Integration des Bildverarbeitungssystems in die Maschinensteuerung. Dazu zählt u.a. die 1-kanalige Ethercat-Klemme EL2596. Diese ermöglicht die präzise zeitliche, sowohl spannungs- als auch stromgeführte Ansteuerung von LEDs (bis zu 24V). Die LEDs können dabei im Dauerbetrieb mit bis zu 1,2A bzw. im Impulsbetrieb mit bis zu 3A betrieben werden. Im Impulsbetrieb ist eine minimale Dauer von 25µs erzielbar. Ergänzend wird der 1-Kanal-LED-Ausgang EL2596-0010 angeboten, der LEDs mit bis zu 48V betreiben kann. Weiterhin ermöglicht die EL2596-0010 einen maximalen Strom im Dauerlichtbetrieb von 1,2 sowie 3A im Impulsbetrieb.
Alle Klemmen der EL2596-Reihe unterstützen den synchronisierten Betrieb mehrerer LED-Ausgänge mittels der XFC-Technologie. Die Distributed Clocks von Ethercat bilden hierbei die gemeinsame Zeitbasis, die von XFC-Funktionen wie z.B. Zeitstempel genutzt wird. Die Distributed Clocks sind ein hardwarebasierter Zeitsynchronisationsmechanismus in Ethercat. Er synchronisiert die lokalen Uhren aller Netzwerkknoten auf eine gemeinsame Systemzeit mit einer Präzision von typischerweise unter 1µs. Zusätzlich bietet die EL2596 einen galvanisch getrennten externen Ausgang für das Triggersignal einer Kamera. Für Motion-Anwendungen bietet Beckhoff im I/O-Bereich ebenfalls das richtige Werkzeug: Die EL2521 ist eine Simulations-Encoder-Klemme und erzeugt ein zur Steuerung synchrones Encoder-Signal für die Ansteuerung von Zeilenkameras.
Präzise synchronisierte Beleuchtungen
Die logische Weiterentwicklung der Ethercat-Klemmen manifestiert sich durch die industrietauglichen Hochleistungsbeleuchtungen von Beckhoff. Hier werden drei verschiedene Geometrien angeboten: balkenförmige Beleuchtungen der Reihe VIB2000, ringförmige Beleuchtungen der Serie VIR2000 sowie planare Flächenbeleuchtungen der Baureihe VIP2000. Diese Geometrien decken einen Großteil der nicht nur im Maschinenbau relevanten Vision-Applikationen ab. Bei allen Geräten handelt es sich um Multi-Color-Beleuchtungen mit vier Farbkanälen. Dies sind ein Grün-, ein Orange-, ein Blau- sowie ein IR-Kanal (850nm), die sich unabhängig voneinander ansteuern lassen. Die Beleuchtungen sind für den Impulsbetrieb optimiert. Ebenso wie bei den Ethercat-Klemmen EL2596 kann der Startzeitpunkt des Impulses als Zeitstempel angegeben werden. Dadurch lässt sich der ausgesendete Impuls optimal zur SPS synchronisieren. Die Stärken dieses Ansatzes zeigen sich insbesondere dann, wenn für die Applikation die Synchronisation mehrerer Beleuchtungen essenziell ist. So können z.B. bei Shape-From-Shading-Applikationen die Beleuchtungen präzise zu den jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten angesteuert werden.
Direkt Maschinenintegrierbare Kameras
Beckhoff stellt GigE-Vision-kompatible Kameras mit integrierter Ethercat-Schnittstelle bereit. Die VCS2000-Baureihe kann sowohl über Ethercat als auch das GigE-Vision-Protokoll parametriert werden. Besonders hervorzuheben ist allerdings, dass die Parametrierung über Ethercat dem Serienmaschinenbauer eine einfache Konfiguration der Kamera über Startup Commands ermöglicht. Zudem vereinfacht sich der Kameratausch deutlich, denn die neue Kamera wird über Ethercat vollständig konfiguriert. Unabhängig von der verwendeten Kameraanbindung erfolgt die Bilddatenübertragung über die integrierte 2,5GigE-Schnittstelle.
Software, Echtzeit & Engineering
Die Beckhoff Software Twincat Vision integriert Bildeinzug und Bildverarbeitungsfunktionen in das für den Maschinenbauer und Steuerungsprogrammierer gewohnte Twincat Engineering. Twincat Vision ist für den Standard GigE Vision in der Version 2.0 zertifiziert. Somit können GigE-Vision-kompatible Kameras für den Bildeinzug genutzt werden. Der Bildeinzug und die zugehörigen Kameraparameter werden in der Entwurfsphase festgelegt und beim Start der SPS die Parameter in die Kamera geschrieben. Die Software bietet eine umfangreiche Bibliothek an typischen Bildverarbeitungsfunktionen. Hierzu zählen u.a. Objekterkennung, Vermessung inkl. Überwachung der Verarbeitungszeit sowie Ergebnisdarstellung. Die Bildverarbeitungskette wird versionierbar und für den SPS-Programmierer verständlich im Engineering aufgebaut.
