Vision for Motion
Bildverarbeitung mit Sercos für Motion Control
Beim Roll-to-Roll-Verfahren hat die perfekte Abstimmung von Bahntransport und Prozesseinheiten oberste Priorität. Die auf Sercos basierende Multi-Vendor-Lösung ‚Plastic Electronics‘ zeigt, wie dies effektiv umgesetzt wird. Die für die Regelung notwendige hohe Performance bringt dabei eine Motion-Logic-Control von Bosch Rexroth mit. Die intelligente Kamera pictor mit Sercos-Schnittstelle übernimmt die Gut-/Schlecht-Analyse des Druckbildes. Das Zusammenspiel von Vision&Motion erläutert Dr. Pahl, Leiter Produktentwicklung bei Vision & Control.
Warum lautet Ihre Feldbus-Lösung Sercos?
Dr. Pahl: Sercos ist ein offener Standard. Er bietet uns damit gute Möglichkeiten für die Implementierung auf Hardware-Ebene. Die Kommunikation auf Ethernet-Basis bietet dem Anwender Vorteile bei der Kopplung unserer Bildverarbeitung mit der Antriebs- bzw.
Steuerungstechnik.
Welche Vorteile sind das?
Dr. Pahl: Erstens eine leichte Vernetzung der Teilnehmer, zweitens eine einfache Integration der Systeme bei geringem Verkabelungsaufwand. Und drittens eine hohe Synchronizität.
Was kann mit einer hohen
Synchronizität erreicht werden?
Dr. Pahl: Die Möglichkeit, gleichzeitig mit dem Auslösen einer Bildaufnahme Positionen von Transportbändern oder ähnlichem zu speichern, um diese dann mit den Ergebnissen der Bildverarbeitung zu verknüpfen. Das spart zusätzliche Hardware wie z.B. Encoder oder Positionsgeber.
Wie wird ein BV-System in eine Sercos-Steuerung eingebunden?
Dr. Pahl: Das Bildverarbeitungssystem wird als Slave in die Steuerung eingebunden. Die Sercos-Schnittstelle der Systeme unterstützt dabei das Auslösen der Bildaufnahme, das Wechseln von Prüfprogrammen und das Lesen und Schreiben von Prozessdaten.
Wie erfolgt das Auslösen der
Bildaufnahme?
Dr. Pahl: Für die Bildaufnahme gibt es eine SDDML-Datei die den Trigger beschreibt. Das Auslösen der Bildaufnahme kann sowohl synchron als auch synchron zeitversetzt zum Sercos-Zyklus erfolgen. Synchron zeitversetzt ist dann von Vorteil, wenn z.B. bei einem sich konstant bewegenden Materialstrom in gleichgroßen Positionsabständen ein Bild aufgenommen werden soll.
Wozu ist ein Wechsel des
Prüfprogramms notwendig?
Dr. Pahl: Das Wechseln von Prüfprogrammen ist eine zwingend notwendige Funktionalität, um von der Steuerung aus schnell und einfach auf Teile- oder Formatwechsel reagieren zu können.
Wie viele Prozessdaten verarbeitet ein solches System?
Dr. Pahl: Die Anzahl der E/A-Prozessdaten hängt von der konkreten BV-Aufgabe ab. Das System kann z.B. Positionen, aber auch Flächenwerte und Farben ermitteln oder Anwesenheit- und Vollständigkeitskontrollen durchführen und vieles mehr. Das Geräteprofil ermöglicht es uns, die Anzahl der E/A-Prozessdaten in der Konfigurationsphase des BV-Systems flexibel festzulegen.
Was sind typische Anwendungsfelder von Vision&Motion?
Dr. Pahl: Überall dort, wo mehrere Achsen eines Antriebssystems synchronisiert werden müssen, z.B. in der Robotertechnik, der Druckindustrie, in den Prozessen Verpacken und Befüllen sowie in vielen Montage- und Handhabungsprozessen.
Welche Aufgabe übernimmt die Kamera in dieser Demo?
Dr. Pahl: Das BV-System misst die Positionsverschiebungen der Registermarken zueinander und sendet die Abweichungen über den Bus an die Steuerung der Druckmaschine. Diese gleicht dann die Positionsverschiebungen über Stellantriebe in den Druckregistern aus.
Wie wird die intelligente Kamera gehandhabt?
Dr. Pahl: Konfiguration und Programmierung erfolgen über eine grafische Programmieroberfläche. Das Prüfprogramm wird erstellt, getestet und danach auf das Gerät übertragen und dort gespeichert. Anschließend läuft das BV-System autark. Über das Web-Interface der Kamera kann die Bedienung und Wartung erfolgen.
Wo geht die Reise hin für Vision mit Sercos?
Dr. Pahl: Unser erstes Ziel ist es, auch andere Komponenten wie z.B. einen Beleuchtungscontroller mit an den Bus anzubinden. Ein solcher Controller kann die Konfiguration der Beleuchtungsszenarien der Maschinensteuerung und/oder einem HMI zugänglich machen. Beleuchtungsszenarien können somit sehr einfach und schnell bei Teile- und Formatwechseln angepasst werden. Für BV-Systeme gibt es zurzeit kein Sercos-Geräteprofil. Wir arbeiten zusammen mit Sercos International an der Definition eines solchen Geräteprofils. Ein weiteres Ziel ist, die Bedienung der Bildverarbeitung noch direkter über die Steuerung bzw. das HMI zu ermöglichen. Zurzeit können nur vorkonfigurierte BV-Systeme von der Steuerung aus bedient, parametriert und diagnostiziert werden. Die Integration der Programmierumgebung des BV-Systems in die Programmierumgebung der Steuerung würde die Arbeit des Maschinenbauers bzw. des Integrators sehr vereinfachen. Das ist jedoch Zukunftsmusik. Wir denken gerade über mögliche Umsetzungsszenarien nach.
Welchen Entwicklungsbedarf sehen Sie noch?
Dr. Pahl: Die Reduzierung der Laufzeiten von Prüfprogrammen und BV-Algorithmen ist für die direkte Kopplung von Vision&Motion von entscheidender Bedeutung. Produktionsprozesse laufen immer schneller ab. Sollen sie durch Ergebnisse der Bildverarbeitung direkt beeinflusst werden, müssen die Algorithmen in endlich kurzer Zeit Ergebnisse liefern, um nicht der Flaschenhals zu sein. Die Auslagerung von Algorithmen in schnelle Embedded Hardware oder programmierbare Logik ist unser Weg, um den wachsenden Forderungen nach Geschwindigkeit gerecht zu werden.
