Die prinzipielle Struktur einer Bildverarbeitung ist immer ähnlich und besteht aus drei Schritten: Bild aufnehmen, auswerten und Ergebnisse ausgeben. Das Konzept von smarten Vision-Sensoren beruht darauf, alle Schritte in einem kompakten Gerät umzusetzen. Im Idealfall ist auch bereits eine Beleuchtung mit integriert. Mit dem O2D5xx Dualis steht genau solch ein Vision-Sensor zur Verfügung, der für verschiedenste Anwendungen etwa in der Inline-Qualitätskontrolle geeignet ist.
Absicherungen gegen Fremdlicht
Anwender, die den Sensor verwenden möchten, müssen im ersten Schritt die passende Variante auswählen. Je nach Umgebungslicht und Farbe des Objekts kann entweder die Infrarotvariante oder die Variante für den sichtbaren Bereich (RGB-W-Variante) gewählt werden. Diese hat vier Beleuchtungssegmente im roten (625nm), grünen (525nm), blauen (453nm) und weißen Spektralbereich. Dadurch ist auch ohne Verwendung eines Farbsensors eine Farbunterscheidung von Objekten möglich. Um die geometrischen Rahmenbedingungen – insbesondere den Abstand zwischen Objekt und Sensor – zu berücksichtigen, sind Standard-, Weitwinkel- oder Teleobjektive erhältlich. Ein Bildfeldrechner auf der ifm-Website hilft bei der Auswahl des passenden Sensors. Der Fokus, der für ein scharfes Bild sorgt, arbeitet elektromechanisch. Mit der Schutzart IP65 und für Umgebungstemperaturen von -10 bis +50 °C ausgelegt, ist der Dualis für den Einsatz in rauer Industrieumgebung geeignet. Durch die drehbaren Stecker sind Einbau und Anschluss zudem unkompliziert. Die letzte Wahl, die der Anwender treffen muss, ist die Art der Anbindung an übergeordnete Systeme – hierfür stehen entweder Ethernet/IP oder Profinet Schnittstellen zur Verfügung. Um Störungen durch Fremdlicht zu vermeiden, verwendet der Vision-Sensor ein besonderes Verfahren: In kurzer Folge nimmt er bis zu fünf Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten auf. Die Software kann im Anschluss die Aufnahme mit der optimalen Belichtung auswählen und auswerten. Robust gegenüber Fremdlicht ist der Sensor auch durch ein integriertes Tageslichtfilter. Mithilfe eines optionalen Polarisationsfilters können außerdem Störungen durch Reflektionen auf metallischen Oberflächen vermieden werden.
Parametrierung in elf Schritten
Die optischen Qualitätsmerkmale des Vision-Sensors sind aber nur die halbe Miete, wenn es um die Anwendung geht, denn das aufgenommene Bild muss im Anschluss noch ausgewertet werden. Hier bietet der Dualis einen weiteren Vorteil: Die einfache Inbetriebnahme einer Anwendung durch den Vision Assistant von ifm. Bei der Entwicklung dieser Software wurde vor allem Wert darauf gelegt, dass sie auch von Anwendern bedient werden kann, die keine ausgewiesenen Bildverarbeitungsspezialisten sind. Für die Inbetriebnahme sind mehrere Assistenten vorhanden, mit denen sich die Standardanwendungen (Konturerkennung und Objekterkennung) implementieren lassen. Verschiedene Algorithmen sind installiert und können verwendet werden, ohne dass eine Programmierung stattfinden müsste.
Die intuitiv zu bedienende Software führt den Anwender, nachdem er die Auswahl zwischen Konturerkennung oder Objekterkennung getroffen hat, in jeweils elf Schritten durch die Parametrierung. Dabei werden zunächst Belichtung und Fokussierung angepasst und der richtige Bildausschnitt gewählt, bevor die eigentliche Erkennung konfiguriert wird. Die möglichen Auswertungen decken praktisch alle möglichen Anwendungen in der Inline-Qualitätssicherung ab. Es können zum Beispiel Konturen, Flächen, Größe und Anzahl von Objekten, deren Position innerhalb des Bildes, Drehlage und viele weitere Eigenschaften analysiert werden. Konturen, die im Bild erkannt werden sollen, können direkt aus technischen Zeichnungen übernommen werden. Auch die Ausgabe der Ergebnisse der Bildverarbeitung erfolgt durch einfache Parametrierung. Dabei wird festgelegt, welche Werte in welcher Form und wie oft über Ethernet/IP bzw. Profinet an eine übergeordnete Steuerung übertragen werden. Auch die Ausgabe eines Schaltsignals über einen digitalen Ausgang an eine SPS ist möglich. Damit kann etwa ein erkanntes fehlerhaftes Bauteil, von der Steuerung sofort aussortiert werden.
Die Bildqualitätsprüfung überwacht während des Betriebs die Funktion des Vision-Sensors und ermöglicht so eine Echtzeit-Wartung der Anwendung. So ist beispielsweise eine Suchzonenüberwachung integriert. Diese kann den Anwender automatisch warnen, wenn das Objekt an den Rand der Suchzone gerät. Eine zusätzliche Dejustage-Überwachung überprüft ständig, ob die Fokussierung und die Beleuchtung noch in Ordnung sind. Störungen beispielsweise durch sich veränderndes Fremdlicht werden damit sofort erkannt und können beseitigt werden. Ein Vergleich des aktuellen Livebilds mit einem abgespeicherten Referenzbild ermöglicht zudem die Überprüfung, ob sich die Situation im Vergleich zur Inbetriebnahme verändert hat.
