Taktsynchron
Vollständige Vision-Integration in die SPS-Welt
Twincat Vision wurde zur SPS IPC Drives 2017 vorgestellt. Damit zeigt Beckhoff wie Steuerungstechnik und Bildverarbeitung in einem Engineering Tool und einer Runtime vereint werden können. Was mit einer reinen Softwarelösung begann, wird nun durch weitere Softwarefunktionen und Hardwareprodukte erweitert.
Bild 1 | Twincat Vision integriert umfassende Bildverarbeitungsfunktionalitäten in seine Steuerung. Damit umfasst die Automatisierungssoftware als durchgängige Engineering- und Steuerungsplattform alle Maschinenfunktionalitäten wie SPS, Motion Control, Robotik, Messtechnik, HMI und Vision. (Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG)
„Twincat Vision ist vollständig in unserer SPS integriert“, so Dr. Josef Papenfort, Senior Produktmanager Twincat bei Beckhoff Automation. In der SPS-Bibliothek existieren über 500 Bausteine, mit denen der SPS-Programmierer, aber auch der Vision-Anwender, seine Applikationen direkt in der SPS realisieren kann. Zudem ist die Konfiguration der Kameras in der Entwicklungsumgebung – die auf Visual Studio von Microsoft basiert – integriert. Auch im Twincat HMI gibt es schon erste Controls zur Anzeige von Bildern aus Twincat Vision, weitere Controls sind bereits in der Entwicklung. Zukünftig sollen nicht nur Bilder im HMI angezeigt werden, sondern z.B. auch die Konfiguration von Parametern über das Twincat HMI möglich sein. Dadurch kann der Endkunde auf seine Vision-Applikationen zugreifen, um sie an die jeweiligen Bedingungen anzupassen. Zudem lassen sich Kameraparameter online durch SPS-Bausteine modifizieren, ohne nochmals in das Konfigurationstool eingreifen zu müssen. Während bei der Bildverarbeitung häufig C++ oder graphische Programmiersprachen zum Einsatz kommen, nutzt das aus der SPS-Welt kommende Twincat Vision auch Programmiersprachen, wie z.B. Structured Text (ST). Wer graphisch programmieren möchte, kann eine Vision-Applikation daher auch in SFC (Sequential Function Chart) programmieren. Hinsichtlich der Komplexität ist die Parametrierung einer Kamera für eine Vision-Anwendung durchaus vergleichbar mit der Parametrierung eines (Servo-)Antriebs. Bei beiden gibt es bis zu mehrere hundert mögliche Parameter. Somit sind bzgl. Konfiguration und Programmierung kaum noch Unterschiede zwischen der Realisierung einer Bildverarbeitungs- und einer Motion-Control-Applikation vorhanden.
Ein Echtzeittool für alles
Steuerung, Bildverarbeitung, Motion Control und Robotik werden mit Twincat über ein einziges Tool konfiguriert und programmiert. Das Engineering gestaltet sich somit deutlich einfacher, unter anderem da nur eine einzige Programmiersprache für alle Anwendungen notwendig ist. Durch die Integration von Vision in die Echtzeit – das heißt alle Algorithmen werden in Echtzeit ausgeführt – sind Vision sowie SPS und Motion Control durchgängig synchron. Der Anwender arbeitet immer in der gleichen deterministischen Multitasking- und Multicore-Echtzeit. Die verwendeten Algorithmen werden in Echtzeit ausgeführt, starten also deterministisch. Da Bildverarbeitungsalgorithmen – aufgrund der unterschiedlichen Bildinformation – unterschiedlich lange zur Berechnung brauchen, bieten zusätzliche Abbruchbedingungen (Watchdogs) die Möglichkeit eines Abbruchs nach einer vorgegebenen Zeit. Hauptzielgruppe von Twincat Vision sind Maschinenbauer, die Bildverarbeitung in ihren Maschinen integrieren möchten. Dies können sie nun auch ohne die Hilfe eines Systemintegrators tun. „Aber von Twincat Vision profitieren auch neue Anwendergruppen, z.B. im Bereich Prüffeld. Diese erreichen wir damit ebenso wie Systemintegratoren, die eine Hardware-/Softwarelösung für die Bildverarbeitung benötigen, um sie an einen Maschinenbauer zu verkaufen“, beschreibt Papenfort die neuen Möglichkeiten. Für Vision-Anwender erfolgt zukünftig noch die Implementierung weiterer Funktionen, wie z.B. OCR. Zudem werden bei der Konfiguration zusätzliche Wizards bzw. Tools bereitgestellt werden, um das Engineering weiter zu vereinfachen. „Außerdem werden wir zukünftig spezielle Vision-Hardware vorstellen“, verrät Papenfort. Primäres Ziel sei dabei aber keine intelligente Kamera. Beckhoff vertritt die Philosophie der im Industrie-PC und nicht in den daran angeschlossenen Geräten sitzenden Intelligenz – unabhängig davon, ob es sich dabei um Bildverarbeitung, Motion Control oder Messtechnik handele. Ein erstes Hardwareprodukt wurde mit der Ethercat-Klemme EL2596 bereits entwickelt.
