Steuerungs-integriertes Vision

Beckhoff ergänzt Twincat Vision um eigenes Hardware-Portfolio
Als Spezialist für PC-basierte Steuerungstechnik setzt Beckhoff auf die durchgängige Integration aller Maschinenfunktionalitäten in einer Steuerungsplattform. Hierzu zählt mit Twincat Vision bereits seit 2017 softwareseitig auch die Bildverarbeitung. Mit der Einführung eines umfassenden Vision-Hardware-Portfolios wird dieser Bereich nun vervollständigt.
Bild 1 | Die neue Vision-Hardware von Beckhoff zeichnet sich durch robustes Design sowie hohe Skalierbarkeit und Langzeitverfügbarkeit aus.
Bild 1 | Die neue Vision-Hardware von Beckhoff zeichnet sich durch robustes Design sowie hohe Skalierbarkeit und Langzeitverfügbarkeit aus.Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Mit Beckhoff Vision steht den Maschinenbauern und Endanwendern nun ein komplettes Bildverarbeitungssystem zur Verfügung, das von der Software bis zur Beleuchtung alle erforderlichen Komponenten abdeckt. Nahtlos in die Ethercat-basierte Steuerungstechnik integriert erschließt es den Anwendern deutliche Wettbewerbsvorteile, wie z.B. hochgenaue Synchronisation mit allen Maschinenprozessen, reduzierte Engineering- und Hardwarekosten sowie Vereinfachung bei Inbetriebnahme und Support. Das Vision-Portfolio umfasst nun ergänzend zur Software Twincat Vision auch Flächenkameras, C-Mount-Objektive, Multi-Color-LED-Beleuchtungen (Balken-, Flächen- und Ringbeleuchtung) sowie die Kompletteinheiten VUI (Vision Unit Illuminated) bestehend aus Kamera, Beleuchtung und fokussierbarer Optik.

Leistungsfähige GigE-Kameras

Die Farb- und monochromen Flächenkameras der Reihe VCS2000 bieten bis zu 24MP Auflösung mit Sony-Sensoren (3,45 und 2,74µm-Pixelraster). Die Kameras eignen sich dank hohen Bildraten und einer 2,5GBit/s Bilddatenübertragung ideal für automatisierte optische Prüfaufgaben und eine exakte Produktverfolgung in Ethercat-synchronisierten Applikationen. Dank der 2,5-Gbit/s-Übertragungsrate lässt sich eine erhöhte Bildwiederholrate effizient nutzen und eine schnelle Reaktionszeit mit industrieller LAN-Technologie bei beliebigen Leitungslängen realisieren. Zudem ist das Vision-System optimal auf die Industrie-PCs von Beckhoff abgestimmt. Der Objektivschutztubus der Kameras mit thermisch gehärtetem Antireflexglas sichert die Unveränderlichkeit der Fokuslage und sorgt für eine hohe Beständigkeit gegenüber Reinigungsmitteln und Handhabungseinflüssen.

Bild 2 | Die Multi-Color-LED-Beleuchtungen in drei Bauformen (hier: Flächenbeleuchtung VIP2000) stellen im Bildverarbeitungsprozess die unerlässliche Grundlage für exakte Auswertungen dar.
Bild 2 | Die Multi-Color-LED-Beleuchtungen in drei Bauformen (hier: Flächenbeleuchtung VIP2000) stellen im Bildverarbeitungsprozess die unerlässliche Grundlage für exakte Auswertungen dar.Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Robuste C-Mount-Objektive

Der Fokus und die Festblende der hochauflösenden C-Mount-Objektive der Serien VOS2000 und VOS3000 sind leicht einstellbar und lassen sich über Schrauben präzise arretieren. Ebenso verfügen die Objektive über eine Breitbandentspiegelung von 420 bis 1.050nm, die auf die Multi-Color-LED-Beleuchtungen abgestimmt ist. Die Vibrations- und Schockfestigkeit bis 10g ermöglicht überdies zuverlässige Messungen für den sichtbaren und den NIR-Bereich. Die Objektivserie VOS2000 ist geeignet für die Bildsensoren bis zu einem Format von 2/3″, während die VOS3000 für höchste Bildauflösungen bei einem Bildkreis bis zu 1,2″ ausgelegt sind. Zudem verfügt die VOS3000 über eine hervorragende Korrektur der chromatischen Aberration für den Spektralbereich bis 850nm.

Flexible und hochpräzise Beleuchtung

Die Multi-Color-LED-Beleuchtungen in den Ausführungen Balken- (VIB2000), Flächen- (VIP2000) und Ringbeleuchtung (VIR2000) erzeugen auch im spektral anpassbaren Pulsbetrieb konstante Lichtverhältnisse. Die Lichtfarbe einer Beleuchtungsbaugruppe kann objektbezogen farb- und helligkeitsspezifisch eingestellt werden. Durch die Mischung der einzelnen Farbkanäle lässt sich spektral lückenloses weißes Licht erzeugen. Die Integration in Ethercat ermöglicht die individuelle Einstellung der Lichtfarbe und der Helligkeit sowie die Triggerung für jedes einzelne Prüfobjekt. Die hochpräzise Ansteuerung und eine effiziente Elektronik minimieren zudem den Energiebedarf. Die Einkabellösung Ethercat P mit der Distributed-Clocks-Funktion und die Leistungselektronik ermöglichen hochgenau und ohne unnötige Beleuchtungszeiten die Synchronisation mit allen Maschinenprozessen. Blaue LED-Chips als Basis bieten außerdem eine hohe Lichtleistung und Temperaturstabilität. Durch den Ethercat-gesteuerten Blitzbetrieb reduzieren sich sowohl die Netzteilleistung als auch der Kühlaufwand und es sinkt der Energieverbrauch der Beleuchtung.

Bild 3 | Das neue Vision-Hardware-Portfolio bietet mit den Units VUI auch einen All-in-one-Ansatz, der eine 2,5-Gbit/s-Kamera, Multi-Color-LED-Beleuchtung und Optik in einer Baugruppe vereint.
Bild 3 | Das neue Vision-Hardware-Portfolio bietet mit den Units VUI auch einen All-in-one-Ansatz, der eine 2,5-Gbit/s-Kamera, Multi-Color-LED-Beleuchtung und Optik in einer Baugruppe vereint.Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Komplettlösung mit fokussierbarer Optik

Die Vision Unit Illuminated ist eine kompakte Einheit aus Kamera, Beleuchtung und fokussierbarer Optik mit Liquid-Lens-Technologie, die alle Funktionskomponenten in einem IP65/67-Gehäuse gekapselt hat. Der Ethercat P-Anschluss der VUI ist seitlich orientiert und ermöglicht die Montage mit geringer Bautiefe in der optischen Achse, wobei große Montageflächen eine gute Wärmeableitung sicherstellen. Durch den ebenfalls seitlich angeordneten Erdungsanschluss lassen sich zudem Erdungs- und EMV-Konzepte leicht umsetzen. Zur Bildaufnahme steuert die SPS über Ethercat alle Einstellungen der einzelnen Funktionskomponenten (Kamera, Beleuchtung, Objektiv) zur Laufzeit hochpräzise und exakt synchronisiert zu allen Prozessen in der Applikation. So erfolgt die direkte Anpassung an unterschiedliche Arbeitsabstände über die elektronische Einstellung der Fokuslage. Die Lichtfarbe sowie Intensität und Länge des Lichtpulses bzw. die Parameter der Kamera zur Bildaufnahme sind ebenfalls über Ethercat ansteuerbar.

Nahtlose Integration

Die nahtlose Integration – nicht nur der einzelnen Komponenten aus Hard- und Software zum Komplettsystem, sondern auch mit der Maschinensteuerung – erschließt ein hohes Anwendungspotenzial für die industrielle Bildverarbeitung und umgekehrt Optimierungspotenzial für die Maschinen und Anlagen. So ist das Vision-System hochgenau synchronisierbar mit allen Steuerungsprozessen und Maschinenabläufen. Die Implementierung in die Standard-Automatisierungsapplikation ermöglicht zudem die Durchgängigkeit im Zusammenspiel aller weiteren Komponenten. Hinzu kommt, dass sich Kamerasystem und Beleuchtung – je nach Applikationsanforderung – getrennt oder zusammen als integrierte Unit montieren lassen. Das integrierte Konzept bietet zudem deutliche Vorteile aus Sicht der Projektierung: Engineering-Aufwand und Hardwarekosten werden reduziert; Systemintegration, Inbetriebnahme und Support vereinfachen sich. Die Realisierung von Echtzeitapplikationen wird durch die vollständige Integration in das Ethercat-System ebenfalls optimal unterstützt und erleichtert. Es ist z.B. eine vereinfachte und synchronisierte Triggererzeugung für Bildeinzug und Belichtung direkt aus dem System heraus möglich. Das Vision-System kann weiterhin ohne großen Aufwand mit allen Steuerungsprozessen und cloudbasierten Diensten verknüpft und synchronisiert werden, und das mit allen gewohnten Vorteilen der Ethercat-Diagnose. Insgesamt ergeben all diese Faktoren aus Maschinensicht eine erhöhte Prozesseffizienz durch verkürzte Reaktionszeiten, höhere Taktzahlen und beschleunigte Bearbeitungsprozesse, und zwar bei reduziertem Hardware- und Verdrahtungsaufwand sowie minimiertem Bauraum und Anlagen-Footprint.

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Das könnte Sie auch Interessieren