Produkt-News

B&R Industrie-Automation AG
Ohne Licht kein Bild

Immer mehr Maschinen und Anlagen werden mit Vision-Kameras ausgestattet, um Prozesse zu regeln, Produkte zu sortieren oder deren Qualität zu ĂĽberprĂĽfen. Eines wird dabei häufig ĂĽbersehen: Neben der Kamera kommt auch der Beleuchtung eine SchlĂĽsselrolle zu – besonders beim Implementieren einer zuverlässigen und präzisen Vision-Lösung.

B&R Industrie-Automation - ohne Licht kein Bild

„Die Beleuchtung ist eine kritische Komponente von Machine-Vision-Systemen“, verdeutlicht Andreas Waldl, Vision-Experte bei B&R. Die Beleuchtung bestimmt, wie die Kamera das abzubildende Objekt wahrnimmt. Neben Faktoren wie Lichtintensität, Abstrahlrichtung und Wellenlänge spielt eine hochpräzise und intelligente Licht-Steuerung eine entscheidende Rolle.

In der Realität lässt sich eine exakte Synchronisierung jedoch nicht umsetzen. „Vision-Sensoren, Leuchten, Blitzcontroller und Maschinensteuerung stammen von unterschiedlichen Herstellern“, erklärt Waldl. Da ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll fehlt, erfolgt der Datenaustausch zwischen den unterschiedlichen Geräten ĂĽber digitale Ein- und Ausgänge.

Exakte Synchronisierung
Dadurch entstehen jedoch zeitliche Verzögerungen und Ungenauigkeiten. So ist es zum Beispiel nicht möglich, dass Kamera und Blitz auf die Mikrosekunde genau zur gleichen Zeit blitzen und belichten. „Also bleibt dem Ersteller der Applikation nichts anderes ĂĽbrig, als die Blitzdauer zu verlängern. So kann er gewährleisten, dass während der Belichtungszeit geblitzt wird“, sagt Waldl. Der gravierende Nachteil: Die Lebensdauer der LEDs sinkt beträchtlich.

Um das zu verhindern, kann der Applikationsprogrammierer die Blitzintensität reduzieren, wodurch er jedoch die Belichtungszeit verlängern muss. Bei High-Speed-Applikationen werden die Bilder dann schnell unscharf. Alternativ verstärkt der Programmierer das Sensorsignal. „Das allerdings hat zwei Konsequenzen: Das Bildrauschen steigt und die Qualität des aufgenommenen Bildes sinkt“, erklärt Waldl. „Ein Teufelskreis.“
Bei der Vision-Lösung von B&R sind Maschinensteuerung, Kamera, Blitzcontroller und Licht Bestandteil des gleichen Systems. Diese Integration bietet entscheidende Vorteile: Die Lichtansteuerung wird im Sub-µs-Bereich mit dem Automatisierungssystem synchronisiert und der Lichtimpuls kann extrem kurz gehalten werden. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der LEDs und auch bei High-Speed-Applikationen werden die Bilder gestochen scharf. Zudem ist die Ausleuchtung sehr homogen und jederzeit reproduzierbar. Die Qualität der Vision-Applikation steigt.   

B&R Industrie-Automation - Vision Lighting
Kamera und Beleuchtung sind vollständig in das Maschinennetzwerk integriert.

Hohe Lichtintensität
„Durch die extrem kurze Blitzdauer können wir die LEDs problemlos mit bis zu 300% des Nennstroms betreiben“, erklärt Waldl. Damit erreicht B&R eine Lichtintensität, die mit herkömmlichem Dauerlicht nicht realisierbar ist. Das ermöglicht sehr kurze Belichtungszeiten, senkt das Rauschen und eliminiert zugleich nahezu jeglichen Einfluss von Fremdlicht.

„Maschinen stehen in Produktionshallen, in denen oft schwierige und tageszeitlich wechselnde Lichtverhältnisse herrschen, daher ist Fremdlicht eine häufige Quelle fĂĽr Störungen“, sagt Waldl. Die Qualität von Mess- und PrĂĽfergebnissen lässt sich wesentlich steigern, wenn der Einfluss des Fremdlichts ausgeschaltet wird. Das kann der Maschinenbauer mit aufwendigen und platzraubenden Einhausungen erreichen – oder durch Lichtblitze mit hoher Intensität. 

B&R Industrie-Automation - Vision Lighting Bild 2
Die kamerainternen LEDs der B&R-Vision-Lösung leuchten eine Fläche homogen aus (rechts). Bei anderen kamerainternen Beleuchtungslösungen ist ein deutlicher Randabfall erkennbar (links). Zudem muss aufgrund der niedrigeren Lichtintensität das Sensorsignal verstärkt werden, wodurch das Bildrauschen steigt (erkennbar an den zahlreichen Spitzen im Signal). Die Qualität des aufgenommenen Bildes mit der B&R-Lösung ist wesentlich höher.

Maximale Homogenität
Um gleichbleibende Ergebnisse bei einer Vision-Applikation zu erzielen, muss das Objekt möglichst homogen ausgeleuchtet werden. Diese Homogenität lässt sich durch intelligent konstruierte Leuchten erreichen. B&R versieht jede einzelne LED mit einer Linse, die eine gleichmäßige Abstrahlung des Lichtes garantiert. Die Leuchten werden bereits im Werk abgeglichen und benötigen somit bei einem Wechsel im Feld oder im Serienmaschinenbau keinen manuellen Abgleich mehr. Auch die LED-typische Veränderung der Lichtintensität im Laufe der Lebensdauer und bei unterschiedlichen Temperaturen wird automatisch von den Leuchten kompensiert. 

Hohe Flexibilität
„Es reicht jedoch nicht, wenn eine Vision-Lösung nur einen speziellen Anwendungsfall gut abdeckt“, betont Waldl. In den Zeiten von Industrie 4.0 und Industrial IoT werden Produktwechsel im laufenden Betrieb immer häufiger – darauf muss auch die Bildverarbeitung ausgerichtet sein. Mit der vollständig integrierten Vision-Lösung von B&R ist das ganz einfach: Sämtliche Parameter können in Rezepten gespeichert und jederzeit wieder abgerufen werden.

Der Anwender kann alle Einstellungen per Software jederzeit ändern. Dazu gehören die Lichtfarbe genauso wie die Blitzdauer und -länge, die Belichtungszeit und der Abstrahlwinkel der Balkenleuchten. Dadurch lässt sich sogar mit den gleichen Leuchten eine Hell- und eine Dunkelfeldbeleuchtung nur durch Anpassen der Parameter realisieren. 

B&R Industrie-Automation - Vision Lighting Bild 3
Das komplette Beleuchtungsportfolio von B&R ermöglicht bis zu vier Lichtfarben pro Leuchte. Speziell entwickelte Linsen sorgen für eine homogene Ausleuchtung.

Die Bedeutung der Lichtfarben
„Viele Maschinenbauer unterschätzen die Möglichkeiten, die sich durch unterschiedliche Blitzfarben ergeben“, sagt Waldl. Dabei lassen sich zum Beispiel versteckte Produktmerkmale oder Druckmarken durch unterschiedliche Lichtfarben entweder hervorheben oder ausblenden. Daher bestĂĽckt B&R jeden Leuchtentyp – auch die kameraintegrierten LEDs – nach Kundenwunsch mit bis zu vier unterschiedlichen Lichtfarben – inklusive Infrarot und Ultraviolett.

Mit den unterschiedlichen LED-Farben können von einem Produkt mehrere Fotos mit unterschiedlicher Beleuchtung gemacht und dadurch unterschiedliche Produktmerkmale erfasst werden. Diese Beleuchtungs- sequenzen lassen sich so schnell umsetzen, dass eine einzige Kamera dafĂĽr ausreicht. 

Parametrieren statt Programmieren
„Klassische Programmierarbeit ist fĂĽr die Einrichtung einer Vision-Lösung ĂĽbrigens nicht mehr nötig“, ergänzt Waldl. B&R hat vorkonfigurierte Software-Bausteine fĂĽr Vision-Applikationen entwickelt. Diese ermöglichen die Erstellung einer Applikation nach dem Drag-and-drop-Prinzip. Der Datenaustausch mit anderen Maschinenfunktionen und -bestandteilen, wie Servoantrieben, User- und Rezeptmanagement sowie Alarmsystem erfolgt durch einfache VerknĂĽpfung der entsprechenden Funktionen. Da die Vision-Komponenten integraler Bestandteil des Maschinennetzwerkes sind, stehen sämtliche Diagnoseinformationen in Echtzeit zur VerfĂĽgung. Der Aufwand fĂĽr die Implementierung einer Vision-Applikation sinkt beträchtlich.


Perfection in Automation
Unseren Leitspruch Perfection in Automation leben wir seit mehr als 35 Jahren. Darunter verstehen wir nicht nur, die besten Lösungen in der industriellen Automatisierung zu entwickeln, sondern auch langjährige und vertrauensvolle Beziehungen zu unseren Kunden, Partnern, Mitarbeitern und Lieferanten zu pflegen.

Mit unternehmerischem Mut und Weitsicht sind wir rasch zu einem internationalen Konzern gewachsen. Das GespĂĽr fĂĽr Marktentwicklungen und neue Trends hat uns zum Innovations- und TechnologiefĂĽhrer in der Branche gemacht.

Als globales Zentrum fĂĽr Maschinen- und Fabrikautomation innerhalb der ABB-Gruppe werden wir unsere fĂĽhrende Position im internationalen Marktumfeld weiter ausbauen und unseren Wachstumskurs fortsetzen.

Wir stehen unseren Kunden von der Produktidee ĂĽber die Entwicklung bis hin zum After-Sales-Bereich kontinuierlich mit Rat und Tat zur Seite. FĂĽr diese einzigartige Partnerschaft und unsere innovativen Lösungen werden wir von unseren Kunden geschätzt – darauf sind wir stolz.

Integrierte Gesamtlösung für höchste Wirtschaftlichkeit
Als BranchenfĂĽhrer in der Industrieautomation kombiniert B&R modernste Technologien mit fortschrittlichem Engineering. B&R stellt den Kunden verschiedenster Branchen perfekte Gesamtlösungen in der Maschinen- und Fabrikautomatisierung, Antriebs- und Steuerungstechnik, Visualisierung und integrierten Sicherheitstechnik bereit. Lösungen fĂĽr die Kommunikation im Industrial IoT – allen voran OPC UA, POWERLINK und der offene Standard openSAFETY – runden das Leistungsportfolio von B&R ab. DarĂĽber hinaus ist die Software-Entwicklungsumgebung Automation Studio Wegweiser fĂĽr zukunftsgerichtetes Engineering. Mit seinen innovativen Lösungen setzt B&R neue Standards in der Automatisierungswelt, hilft Prozesse zu vereinfachen und ĂĽbertrifft Kundenerwartungen. Zu den Kunden zählen unter anderem OMV, Coca Cola, Fischer, Audi, BWM und Tetra Pack.

Ausgeprägte Branchenkompetenz
Neben einem gut ausgebildeten Applikationsteam verfügt B&R über ausgewiesene Branchenspezialisten, die die Anliegen und Erwartungen der Kunden aus den einzelnen Segmenten wie der Nahrungsmittel-, Verpackungs-, Abfüll-, Kosmetik-, Healthcare- und Pharmaindustrie sowie der Robotik und dem Prozessbereich genauestens kennen. Damit garantiert das Unternehmen tiefgreifende Lösungskompetenz über alle Industrien hinweg und individuelle Betreuung.

 

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Langfeldstrasse 90
CH-8500 Frauenfeld

Tel. +41 / 52 728 00 55
Fax +41 / 52 728 00 54

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