Aufrufe
vor 3 Monaten

Industrielle Automation 5/2019

  • Text
  • Industrielle
  • Automation
Industrielle Automation 5/2019

Verzerrte Welten

Verzerrte Welten Sensoren ermöglichen präzise Bildauswertung dank Bildentzerrung in Echtzeit Für industrielle Bildverarbeitungsapplikationen stellen Bildverzerrungen, die z. B. durch Objektivverzeichnungen entstehen, ein Problem dar: Es besteht die Gefahr, dass die Bilder nicht auswertbar sind oder Fehler erzeugen. Im Rahmen von Echtzeitkorrekturen für Verzeichnung, Shading und perspektivischer Verzerrung gibt es Vision-Sensoren, die einen cleveren und einfachen Weg zur exakten Bildauswertung bieten. Bildverarbeitung in der Industrie zielt auf Ergebnisse, um Aussagen über die Qualität des Objektes zu treffen oder Position und Orientierung an ein Handling-System zu übermitteln. Ein verzerrtes bzw. verzeichnetes Bild ist deshalb zur genauen Ergebnisfindung häufig weniger geeignet. Bei Pick-and-Place-Applikationen funktioniert eine exakte Roboterpositionierung ohne Korrekturmaßnahmen gar nicht. Dank einer Echtzeitkorrektur für Verzeichnung, Shading und perspektivische Verzerrung bietet Baumer für die VeriSens-Vision-Sensoren nun einen cleveren und einfachen Weg zur exakten Bildauswertung. Die korrigierten Bilder sehen dann wie aus der Vogelperspektive aufgenommen aus. Mathematische Fehlerkorrektur entzerrung in Echtzeit bereits bzw. können mit einem einfachen Software-Update nachgerüstet werden. Nach einer Bildkalibrierung mithilfe einer Kalibrierplatte kennt der Vision Sensor die Bildverhältnisse aus Einbauposition, Blickwinkel und Objektiv und korrigiert das komplette Bild automatisch. So ähnelt es einer Vogelperspektive. Die Inspektionsaufgabe erfolgt damit auf einem „idealen“ Bild ohne störende Verzerrungen. Objekte entsprechen damit wieder dem durch den Menschen wahr genommenen Aussehen. Das ist für den Anwender einfach und unterstützt so bei einer korrekten und schnell eingerichteten Applikation. Das Kalibrieren ist ein einfacher und strukturierter Prozess, der kein Lesen einer Dokumentation erfordert. Intelligente Algorithmen im Hintergrund prüfen permanent die Kalibrierbedingungen und geben Hinweise, wann das Teachen sinnvoll ist. Der Anwender ist nur dort gefragt, wo die VeriSens-Vision- Sensoren weitere Informationen benötigen. Einfacher Abgleich Eine schräge Montage ändert auch die Beleuchtungsverhältnisse, da ein Teil der Licht- 01 Die monochromen Sensoren der XF- und XC-Serie lassen sich mithilfe eines Software- Updates einfach mit der Echtzeitkorrektur für Verzeichnung, Shading und perspektivischer Verzerrung nachrüsten Michael Steinicke, Produktmanager, Vision Competence Center, Baumer Optronic GmbH, Radeberg Eine einfache Methode ist, nicht das Bild, sondern ausschließlich die Koordinaten zu korrigieren, nachdem diese durch eine Kalibrierung eingelernt wurden. Das Problem dabei: Menschen nehmen ungefähr 80 % der Informationen über die Augen auf. Eine Applikation an einem verzerrten Bild einzurichten und diesen Zustand später als Visualisierung zu nutzen, bleibt eine Herausforderung mit Fehlerpotenzial. Einfachheit und gute Bedienbarkeit sind gerade im komplexen Bereich der Bildverarbeitung entscheidend. Die optimale Lösung ist deshalb, das komplette Bild mithilfe der Kali brierung, mathematischer Verfahren und hoher Rechenleistung vollständig zu entzerren. Wie ist das möglich? Kennt man das ideale Bild, kann man anhand des durch den Vision Sensor gesehenen Bildes und einer bekannten Vorlage die Abweichung ableiten. So kann sogar eine seitlich verzerrende Sicht, wie sie bei schräger Montage auftreten kann, genauso wie die Verzeichnung durch das Objektiv mathematisch korrigiert werden. Ausgewählte 700/800er VeriSens Modelle der XF- und XC-Serie unterstützen die Bildquelle weiter entfernt vom Objekt ist. Deshalb wurde gleichzeitig eine optionale Shading- Korrektur implementiert. Es genügt ein weißes Blatt Papier als Vorlage, um den Algorithmus mit einem Mausklick die Idealsituation einlernen zu lassen. Im Ergebnis geht dies dann mit in die Bildkorrektur ein und reguliert die Bildhelligkeit für jeden Bildpunkt passend zur Einbausituation. Der Abgleich mit Weltkoordinaten ist eine etablierte Funktion der VeriSens-Vision- Sensoren. Damit können statt Pixeln beliebige Maßeinheiten verarbeitet werden. Das unterstützt Anwendungen wie Maßprüfung und Pick & Place, bei denen die Denkweise in Pixeln oft nicht genügt. Das Ein lernen der Weltkoordinaten profitiert von der Bildstruktur der Kalibrierplatte für die Bildverzeichnung und nutzt deren quadratische Struktur für eine automatische Einrichtung. Das gelingt in gerade einmal einem Augenblick. 62 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2019

02 03 Exakte Bildauswertungen Einflüsse der perspektivischen Lage des Objektes können zusätzlich zur Objektivverzeichnung reduziert werden. Erleichtert werden auch Anwesenheits- und Vollständigkeitsprüfungen, bei denen der Vision Sensor oft schrägt montiert werden muss, um Spiegelungen zu vermeiden oder den Zugriff zu erleichtern. Dank der Bildentzerrung hat dies keinen Einfluss mehr auf die Aufnahme und Prüfung von Objekten und Aufdrucken. Nutzen Roboter zur Orientierung die Bildverarbeitung, kommt zum Roboter-Koordinatensystem, das naturgemäß unverzerrt ist, das Koordinatensystem der Bildverarbeitung dazu. Ist dieses entzerrt, passend skaliert und auf Ursprung und Orientierung adaptiert, können dem Roboter direkte Positionen der Objekte übermittelt werden. Visuell gibt es dabei keinerlei Abweichungen zwischen Bild und Roboterorientierung. Bei fest installiertem Vision Sensor über dem Roboter ist die Bildverarbeitung dem Roboter möglicherweise bei Pick-and-Place-Anwendungen im Weg. Eine schräge Installation löst das Problem unter Zuhilfenahme der Entzerrung. VeriSens-Vision-Sensoren sind dabei in der 02 Bildverzerrungen können durch die schräge Montage eines Vision Sensors wie auch durch Objektivverzeichnungen auftreten 03 Nach der Bildkalibrierung steht für die Inspektionsaufgabe ein entzerrtes Bild zur Verfügung (links ohne Verzeichnungskorrektur, rechts nach Verzeichnungskorrektur) Lage, mehrere Objekte gleichzeitig zu erfassen und dem Roboter intelligenten Input zu geben. Dabei ist beides, die opti male Anordnung der Objekte als auch die Berücksichtigung ungewünschter Teileüberlagerungen, möglich. Bilder: Schmuckbild Fotolia, sonstige Baumer www.baumer.com Für1.1" Sensoren und trotzdem nur 39 mm im Durchmesser Die neue Fujinon CF-ZA Serie. Kleine Größe, große Ideen Speziell für 1.1" Sensoren entwickelt, bietet die neue CF-ZA Serie ein Auflösungsvermögen von 2.5 µm Pixelgröße und konstant helle Bilder von der Mitte bis zum Rand – ohne Vignettierung. Und das bei allen sechs Modellen mit Brennweiten von 8 mm bis 50 mm. Mehr auf www.fujifilm.eu/fujinon. Fujinon. Mehr sehen. Mehr wissen.

AUSGABE