3D-Snapshot-Technologie im Kompaktformat
Microsoft und Sick kombinieren ihr Know-how auf dem Gebiet der 3D-Time-of-Flight-Messung (ToF). Das erste Produkt der Zusammenarbeit ist der 3D-Snapshot-Sensor Visionary-T Mini.
Intensitäts- und Tiefenwerte werden in dem 3D-Snapshot-Sensor Visionary-T Mini berechnet und mit einer frequenz von bis zu 30Hz ausgegeben. Der ToF Imager hat eine Auflösung von 512×424 Pixel. (Bild: Sick AG)
(Bild: Sick AG)
Der Sensor ermittelt Abstands- und Größeninformationen von Objekten durch Time-of-Flight (Lichtlaufzeitmessung). Hierfür sendet der Sensor Infrarotlicht aus, welches an den Objekten in der Umgebung reflektiert und daraufhin vom Sensor ausgewertet wird. 3D-Snapshot bezeichnet dabei ein Bildaufnahmeverfahren, bei dem der Kamerasensor in einem einzigen Moment ein komplettes Abbild des Sichtbereichs aufnimmt (2D) und zusätzlich die Entfernung zwischen dem Umfeldsensor und des aufgenommenen Umfelds bestimmt wird (3D). Frachtvermessung zur Stauraumoptimierung, Positionserfassung zur Roboterführung, kollaborative Mensch-Maschine-Szenarien in smarten Fabriken oder Fahrerassistenz zur Kollisionsvermeidung sind nur einige Beispiele, welche industriellen Anwendungen durch Sensoren zur 3D-Umfelderkennung gelöst werden können. Sick bietet hier bereits ein breites Portfolio von Industriekameras an, die mit Visionary-S und Visionary-B auf Technologien wie aktiver und passiver Stereoskopie oder eben – wie der Visionary-T und der neue Visionary-T Mini – auf ToF basieren. Der Zusatz Mini sagt es bereits aus: der neue 3D-Umfeldsensor punktet immer dann, wenn Montageraum knapp ist oder sein vergleichsweise geringes Gewicht eine Integration in Roboter oder bewegte Maschinenstrukturen begünstigt. Der ToF-Imager hat eine Auflösung von 512×424 Pixel. Die Intensitäts- und Tiefenwerte werden in der Kamera berechnet und mit einer Bildfrequenz von bis zu 30Hz ausgegeben. Mit der lichtstarken Beleuchtung und seinem hochempfindlichen Empfänger bietet der Sensor eine große Tiefenschärfe über mehrere Meter und eine hohe Fremdlichtrobustheit. Dunkle als auch glänzende Oberflächen werden gleichermaßen zuverlässig erfasst. Auch in lichtschwachen Umgebungen und bei längeren Distanzen erreicht man durch die aktive Beleuchtung eine vergleichbar hohe Tiefengenauigkeit.
Mini-3D-Snapshot-Sensor
3D-Snapshot-Sensoren wie der Visionary-T Mini in Schutzart IP65, IP67 oder IP69 sind für das industrielle Einsatzumfeld konzipiert. Sie sind sehr robust und vibrationsresistent, da sie ohne bewegte mechanische Teile wie beispielsweise Umlenkspiegel auskommen. Der Sensor ist kalibriert und einsatzbereit für einen ähnlich breiten Einsatztemperaturbereich wie die Visionary-T Modelle. Hieraus resultiert eine hohe Ausfallsicherheit im 24/7-Betrieb bei zugleich geringem Wartungsaufwand. Der so genannte Ko-Existenz Modus ermöglicht es mehrere Kameras parallel in Applikationen zu betreiben. Neben einer leichteren Ausführung im Alugehäuse steht für den Einsatz im Hygienebereich auch eine Sensorversion im kantenfreien und reinigungsfreundlichen Edelstahlgehäuse mit Schutzart IP69 zur Verfügung. Beide Varianten verfügen über M12-Stecker sowie industrieübliche Schnittstellen wie TCP/IP, Gigabit Ethernet und sechs programmierbare I/Os, die eine einfache Feldbus- und Steuerungsanbindung gewährleisten. Die Ausgabe der Bilddaten und Tiefeninformationen als Rohdaten ermöglicht es Softwarespezialisten wie OEMs und Integratoren, die Messwerte des 3D-Sensors in eigene Lösungen und Applikationen zu übernehmen. Hierbei wird eine Vielzahl gängiger Programmiersprachen, Softwareschnittstellen und Bibliotheken, wie z.B. Halconunterstützt.
Der 3D-Snapshot-Sensor Visionary-T Mini überzeugt hinsichtlich Bauform, Datenqualität und Wirtschaftlichkeit. (Bild: Sick AG)
Drei Aufnahmetechnologien
Die Umfeldsensoren der Produktfamilien Visionary-B, Visionary-S, Visionary-T und Visionary-T Mini ermöglichen es, 3D-Snapshots mit drei unterschiedlichen Aufnahmetechnologien zu erzeugen. Die Produktfamilie Visionary-B, die überwiegend im Außenbereich eingesetzt wird, arbeitet nach dem Prinzip der passiven Stereoskopie. Auch Visionary-S nutzt das Zwei-Augen-Prinzip der Stereovision, allerdings unterstützt durch eine aktive, strukturierte Beleuchtung. Eingesetzt wird sie in Applikationen, wenn Genauigkeit im Nahbereich für die Anwendung oder die Möglichkeit der Farbwahrnehmung oder beides zugleich eine wichtige Rolle spielen. Wie der neue Visionary-T Mini erzeugt auch der große Bruder Visionary-T Abstands- und Größeninformationen von Objekten durch Lichtlaufzeitmessung. Der 3D-Snapshot-Sensor steht auch als programmierfähiges AP-Gerät zur Verfügung. Mit dieser Edge Computing Lösungsplattform können Applikationen direkt auf der Kamera ausgeführt werden, was sowohl die Performance als auch die Wirtschaftlichkeit der Systemlösung durch geringere Komplexität verbessert. Auch der Visionary-T Mini wird in absehbarer Zeit als programmierbare Variante verfügbar sein.
