LEDs mit integrierter Intelligenz

LEDs mit integrierter Intelligenz

Vereinfachte Beleuchtungs- und Kameraintegration

Die Beleuchtung gilt als fundamentaler Teil von Bildverarbeitungssystemen. Bisher war sie in einem stark vernetzten Technologiesektor jedoch noch kein Teil dieser vernetzten Umgebung. Triniti heißt eine neue Technologie, die diese bislang fehlende Vernetzung der Beleuchtungskomponente behebt: Sie integriert und vernetzt die Beleuchtung und ermöglicht so eine erweiterte Ansteuerung. Die Entwicklung umfasst dabei sowohl die Beleuchtungskomponenten selbst als auch die Applikationssoftware zur Einrichtung von Anwendungen.
Der wesentliche Vorteil von Triniti besteht darin, das Risiko von Beschädigungen der Beleuchtungskomponenten zu vermeiden. Ermöglicht wird dies durch komplexe Steuerungstechniken, die innerhalb der Bildverarbeitungssoftware zur Verfügung stehen und sich leicht implementieren lassen. Triniti besteht aus drei Hauptbestandteilen. Zusätzlich zur API- und GigE-Vision-Software zur Beleuchtungssteuerung kommunizieren die Beleuchtung und der Controller über eine patentierte LED-Beleuchtungssteuerungstechnologie und den sogenannten ‚Triniti-Chip‘. Dieses Element ist ein Ergebnis einer gemeinsamen Entwicklung führender IBV-Hersteller von LED-Beleuchtungen (CCS, Smart Vision Lights). Der Chip ist in die Beleuchtungen integriert und enthält die Spezifikationen der jeweiligen Beleuchtung, speichert dynamische Nutzungsdaten und kann Messungen von Sensoren innerhalb der Beleuchtungen zurückmelden. Der neue Ansatz hat sich bereits in einigen Softwarebibliotheken z.B. von Stemmer Imaging, Cognex und National Instruments bewährt. So erhalten z.B. die Anwender von Common Vision Blox (CVB) eine spezielle Anwendung mit einer grafischen Oberfläche zum Einrichten von Kamera und Beleuchtung, zur Visualisierung des Trigger-Timings und des aufgenommenen Bildes sowie zum Speichern der Einstellungen in der Kamera und der Steuerung. Eine CVB-Schnittstelle zur Softwareplattform Sherlock von Teledyne Dalsa ist Basis der grafischen Benutzeroberfläche. Somit ist die Integration der Triniti-Beleuchtungssteuerung bis auf die Ebene der Anwendungssoftware realisiert. Erfahrenen Benutzern steht eine API-Schnittstellenoption für Benutzersoftwareanwendungen zur Verfügung, die in C++, C# und anderen Sprachen entwickelt wurden.

Optimiertes Überblitzen für längere Lebensdauer

Worin liegen nun die Vorteile der Neuentwicklung? Zunächst einmal umfasst sie auf der Ebene der Beleuchtungssteuerung Tools, die auch weniger erfahrenen Anwendern eine leichtere Implementierung komplexer Beleuchtungssteuerungstechniken ermöglichen. „Dazu zählen Funktionen wie das Triggern und das verbesserte Überblitzen der LEDs, die Möglichkeit, Mehrfachbeleuchtungssysteme oder aufeinander folgende Beleuchtungssysteme zu realisieren, sowie die dynamische Beleuchtungskonfiguration und eine kalibrierte Abgabe von Licht“, so Sophie Perrot, Produktmanagerin Beleuchtungen bei Stemmer Imaging. Die Vorteile des LED-Überblitzens sind bekannt: In vielen Anwendungen reicht die Helligkeit der eingesetzten Beleuchtung im Dauerbetrieb nicht aus, um ausreichend gute Bilder für die nachfolgende Auswertung zu erhalten. Anstatt nur mit der maximalen Dauerleistung zu arbeiten, für die die verwendete LED-Beleuchtung ausgelegt ist, werden Beleuchtungen daher häufig überblitzt und kurzzeitig mit einer über das empfohlene Dauerbetriebsmaximum hinausgehenden Leistung betrieben. Dabei muss man den LEDs zwischen den einzelnen Pulsen genügend Zeit zum Abkühlen geben, da ansonsten zu viel Wärme an den Halbleiterelementen der LED entsteht und die Dioden irreversibel beschädigt werden. Die Grenzwerte für einen solchen Überblitzbetrieb basieren auf Parametern, die für eine Vielzahl von LED-Typen gelten. Sie sind somit für bestimmte Beleuchtungen niedriger als eigentlich möglich. So basieren einige der Grenzwerte auf der maximalen Betriebstemperatur von Beleuchtungen. Die meisten Beleuchtungen arbeiten jedoch unterhalb dieser Maximaltemperatur. Durch die Messung der tatsächlichen Beleuchtungstemperatur kann in diesen Systemen somit eine Belastung zugelassen werden, die über den üblichen Grenzwerten liegt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Beleuchtungen mithilfe der neuen Technik eine kalibrierte Helligkeit abgeben können und sich die Beleuchtungsintensität somit besser reproduzieren lässt. In der Anwendung bedeutet dies, dass Grenzwerte für die Fehlererkennung empfindlicher eingestellt werden können und die gleiche oder sogar eine bessere Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit bei der Identifikation von Fehlermerkmalen erzielt wird. Bei einigen Systemen müssen nacheinander mehrere Bilder der einzelnen Produkte aufgenommen werden. So kann z.B. für eine Maßprüfung ein sehr helles Licht erforderlich sein, während bei der darauf folgenden Aufnahme von Oberflächenschäden ein schwächeres Licht ausreicht. Wenn die Zeitsteuerung des Systems auf Anwenderebene sichtbar und eine mit sämtlichen Funktionen ausgestattete Beleuchtungssteuerung vorhanden ist, lassen sich solche Systeme leichter einrichten.

Alle profitieren davon

Von den Vorteilen profitiert die gesamte Lieferkette: von den Triniti-Produktpartnern über die Wiederverkäufer der Triniti-Systeme, die Systemintegratoren und die OEMs bis hin zu den Endanwendern. Für letztere bestehen die Vorteile in ihren Anwendungen z.B. in einer langfristig stabilen Helligkeit der Beleuchtungen, wodurch sich die Zuverlässigkeit der IBV-Systemen verbessert. Zudem bringt Triniti Vorteile mit sich, die sich über den gesamten Zyklus eines IBV-Projekts erstrecken. Hierzu zählen die einfache und präzise Anwendungsentwicklung, die verbesserte Geschwindigkeit und Flexibilität der Systemimplementierung sowie zuverlässige Vorhersagen bzgl. der Wartung der Systeme, z.B. durch die Anzeige des Lebensdauerverlaufs. Die Vorteile lassen sich anhand eines Beispiels verdeutlichen: OEMs, die hochwertige Produktionsanlagen liefern, wollen für ihre Endanwenderkunden üblicherweise nicht nur innovative Lösungen entwickeln, sondern ihr Angebot darüber hinaus durch erweiterte Dienstleistungen vergrößern. Durch die integrierten und vernetzten Funktionen von Triniti verfügen solche Anlagenbauer über einen Fernzugriff auf die Beleuchtungen, inklusive der verfügbaren Echtzeit-Betriebsdaten. So können diese OEMs ihren Kunden zusätzliche Funktionen wie z.B. eine verbesserte Maschinenfunktionalität, Möglichkeiten der Fernwartung und eine vorausschauende Wartung anbieten. Für Systemintegratoren ergeben sich Vorteile, da die Beleuchtung innerhalb ihrer IBV-Systeme durch den Einsatz der Triniti-Technologie nun Teil der gleichen Entwicklungsumgebung ist, wie alle anderen Elemente des Systems. Die Einrichtung der Kamera und die Beleuchtungssynchronisation über die grafische API ermöglicht eine schnellere Systemimplementierung/-validierung sowie – ganz wichtig – eine effiziente Kommissionierung vor Ort.

Thematik: Allgemein
www.stemmer-imaging.de

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