Die Bildverarbeitung soll einfacher werden. Mit diesem Ziel hat ein Unternehmen eine neue PC-basierte GigE-Vision-Kamera entwickelt, die leistungsfähig, einfach zu integrieren und flexibel ist. Der wesentliche ­Vorteil des Konzepts liegt darin, dass Montage und Bilderfassung an die Einfachheit von Vision-Sensoren ­erinnern, während leistungsfähige PC-Systeme die Auswertung über­nehmen.

Es gibt eine Vielzahl an Bildverarbeitungskomponenten und Anbietern auf dem Markt, die getestet, beschafft, integriert, verdrahtet, gewartet und im Falle einer Abkündigung ersetzt werden müssen. Daher ist die Möglichkeit vielversprechend, die Bilderfassung mit nur einer einzigen Hardware einfacher zu gestalten, ähnlich wie bei Smart Vision. Dennoch soll die Bildverarbeitung auf einem Hochleistungs-PC mit allen Freiheitsgraden erfolgen – inklusive ausgewählter oder unternehmensspezifischer Software. 

Smart-Vision-Anwendungen zeigen, dass All-in-one-Systeme oft einen guten Kompromiss darstellen. Diesen Ansatz verfolgt Baumer nun bei PC-basierten Kameras, um die Vorteile beider Welten zu vereinen: Einfachheit, Leistung und Flexibilität. Der Hauptvorteil des Konzepts liegt darin, dass Montage und Bilderfassung an die Einfachheit von Vision Sensoren erinnern, während die leistungsfähige Auswertung von PC-Systemen übernommen wird.

Geschlossenes System vereinfacht Integration

Die Baumer IXG ist eine Kamera, bei der zusätzlich zum Bildsensor auch ein Objektiv (6 mm, 8 mm oder 16 mm), Autofokus und eine weiße LED-Beleuchtung in einem kleinen IP67-Gehäuse mit 5 cm Kantenlänge integriert sind. Display und LEDs sorgen für nutzerfreundliche Einrichtung und Betrieb. Die Ausführung in Schutzart IP67 ist kompatibel zu eingebauten Sensoren wie Lichtschranken.

Der große Vorteil eines geschlossenen Systems ist die einfache und damit meist fehlerfreie Installation einer einzigen, bereits geprüften Komponente – ohne spezielles Know-how. Die vollständige Steuerung über GigE-Vision-Kommandos schützt vor unbefugter Objektivverstellung, erlaubt einen versteckten Einbau und stellt die Basis für das Tracking aller Änderungen dar und bietet somit eine hohe Prozesssicherheit.

Als Schnittstelle wird mit GigE Vision ein Standard unterstützt, der die Flexibilität gegenüber Kamerasystemen, Bildverarbeitungs-PCs und Software bietet. Damit ist es nicht nur möglich, leistungsstarke und flexible PCs für die Bildverarbeitung zu nutzen, auch Mehrkamerasysteme oder nachträglich ergänzte Zusatzkameras sind so schnell realisierbar. 

Für die Qualitäts- und Anwesenheitskontrolle

Die Beleuchtung ist für eine optimale Ausleuchtung segmentierbar und unterstützt Applikationen bis 1.000 mm Arbeitsabstand. Auch können externe Spezialbeleuchtungen gesteuert werden, um flexibel zu sein. Der Autofokus ist elektromechanisch und damit für eine langzeitstabile Fokussierung thermisch unempfindlich ausgelegt. Er vereinfacht die Ersteinrichtung und unterstützt den Abstandswechsel bei einem anderen Fertigungslos. Er ist nicht für Anwendungen gedacht, bei denen jedes Objekt für kurze Zeit fokussiert wird und die normalerweise Flüssiglinsen vorbehalten sind.
Mit optionalen Polarisationsfiltern lassen sich bei glänzenden Objekten aus Metall oder Folie Reflektionen unterdrücken, um die Auswertesicherheit zu erhöhen. Die IXG lässt sich branchenübergreifend in zahllosen Applikationen einsetzen, wie zur Qualitätskontrolle, Anwesenheits- und Vollständigkeitskontrolle oder zur Identifizierung. Die rein elektrische Einstellung ermöglicht auch die Protokollierung der eingestellten Werte bei entsprechender Software, wie sie in einigen Branchen, beispieilsweise in der Pharmazie, gefordert wird.

Die kleine Bauform ermöglicht ein platzsparendes Design für einen geringen Anlagen-Footprint – wichtig für Maschinen in Reinräumen. Neben der Erstausrüstung ist die Kamera auch für Upgrades, wie die Nachrüstung von Track-and-Trace in der Pharma- und Lebensmittelindustrie oder Positionieraufgaben interessant.

Freie Wahl der Software

Für die Bildverarbeitung ist ein PC mit PC-Software eines Drittanbieters erforderlich. Dies ermöglicht eine breite Skalierbarkeit in Bezug auf Flexibilität und Auswertungs­geschwindigkeit, einschließlich KI-Rechenleistung. Die freie Wahl der Software eröffnet viele Möglichkeiten, anwendungsspezifische Benutzeroberflächen, Backup-Lösungen, Zugriffskontrolle, Protokollierung von Änderungen und nicht zuletzt eine Einbindung in die eigene Steuerung. Die IXG-Hardware unterstützt dies, da alle Einstellungsänderungen über Kommandos vorgenommen werden.
Noch interessanter wird dieses Konzept, wenn eine bestehende Anwendung bereits mit einem PC realisiert wurde und nun erweitert werden soll. Typischer Anwendungsfall: Als zusätzliche Track-and-Trace-Aufgabe soll ein Objekt an einer bestimmten Position mit Hilfe eines Datamatrix-Codes identifiziert werden. In diesem Fall ergänzt die IXG die Anwendung wie ein Satellit und wird über GigE Vision Teil davon. Der vorhandene Vision-PC wird mitbenutzt. Die bestehende Software übernimmt auch die Identifizierung. Möglicherweise können vorhandene Softwarelizenzen genutzt werden. Dies ist in mehrfacher Hinsicht wirtschaftlich.

Limitierende Faktoren

Die geringe Größe und die Auswahl der Komponenten bringen Vor- und Nachteile mit sich. Dank der kompakten Abmessungen passt die IXG in Bauräume, die bisher für GigE-Vision-Kameras plus Beleuchtung zu eng waren. Die Beleuchtung ist durch die Frontfläche begrenzt. Grenzen werden erreicht, wenn ein Polfilter, der 75 Prozent des Lichts absorbiert, zusammen mit der kürzesten Belichtungszeit verwendet werden muss. Hier sollten Abhilfemaßnahmen wie das Schrägstellen der Kamera ohne Filter oder eine zusätzliche Beleuchtung in Betracht gezogen werden. Die von anderen Baumer-Kameras abweichende Technologie kann mit deren Werten bezüglich Triggerverzögerung und Jitter nicht ganz mithalten, was für einen großen Teil an Anwendungen unkritisch ist, aber dennoch bedacht werden sollte.

Generell ergänzt die IXG das Baumer-Portfolio als Kameralösung für Mainstream-Anwendungen. Wenn es passt, können die oben beschriebenen Vorteile genutzt werden. Wenn es nicht passt, bietet Baumer alternative Lösungen.

Fazit

Die Kameras der neuartigen Baumer IX-Serie eignen sich für eine Vielzahl von Mainstream-Anwendungen. Sie schlagen eine Brücke zwischen der hohen Leistung von PC-Systemen und der Einfachheit von Smart Vision. Der Benutzer profitiert von einem Plug-and-Play-Produkt von geringer Größe, das auch mit begrenztem Know-how integriert werden kann. Statt mehrerer Komponenten genügt eine einzige. Das vereinfacht die Beschaffung und reduziert Platzbedarf sowie Kosten. Letztendlich wird eine kürzere Markteinführungszeit erreicht und interne Entwicklungsressourcen werden für Kernaufgaben freigesetzt. Der Einsatz eines PCs ermöglicht neben einer hohen Leistungsfähigkeit auch eine gewisse Freiheit bei der Wahl der Software, anwendungsspezifischen Anpassungen und der Protokollierung. 

Autor
Michael Steinicke, Product Manager bei Baumer