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Industrielle Automation 6/2018

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Industrielle Automation 6/2018

SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2018 I MESSE Der CMOS-Sensor mit Rapid On Chip Calculation-Technologie ermöglicht eine hohe Bildauflösung und 3D-Präzision Große Leistung in kleinem Gehäuse High-Speed-Kamera bietet hohe 3D-Performance Die Industrie verlangt nach präzisen 3D-Messungen bei steigenden Geschwindigkeiten in flexiblen Fertigungsprozessen. Die dafür eingesetzte Technik soll dabei im Hintergrund bleiben und darf nicht zu viel Platz einnehmen. Vor diesem Hintergrund hat Sick die Kamera 3D-Vision mit einem CMOS-Sensor und ROCC-Technologie weiterentwickelt und setzt somit neue Maßstäbe im Bereich der 3D-Performance. führt damit seine kontinuierliche Entwicklungsarbeit auf die nächste Ebene. CMOS-Sensor und ROCC-Technologie sorgen für hohe Auflösung Seit mehr als 30 Jahren setzt Sick parallelisierte SIMD Sensorarchitekturen mit On- Chip-Berechnung ein, um Bildgebungsverfahren mit hoher Performance auf den Markt zu bringen. Die Kamera vom Typ Ranger RS2200 war 1994 das erste Produkt mit Lasertriangulation – diesem folgten mehrere Sensor-Generationen nach. Jetzt präsentiert der Hersteller die Kamera vom Typ Ranger3, die neue Generation der Ranger Triangulation-Produktfamilie für die anspruchsvollen Inspektionsaufgaben der Zwar hat sich 3D-Vision längst als zuverlässige Technologielösung in industriellen Einsatzbereichen etabliert und die Weiterentwicklungen der letzten Jahre sind beachtlich, doch die industrielle Gegenwart und Zukunft halten permanent neue Herausforderungen bereit. Dazu gehören höhere Durchsatzraten, eine verbesserte Produktqualität und vor allem mehr Varianten auf nur einer Produktionslinie bis hin zur Losgröße 1. Gerade diese individualisierten Einheiten, die sich in Größe, Form und Material unterscheiden können, sollen im Kontext einer vollautomatischen Massenproduktion zuverlässig herstellbar sein. Diesem Anspruch will Sick mit der Kamera vom Typ Ranger3 gerecht werden und überein umfangreiches 3D-Post-Processing benötigen. Auch übermäßige Wärmeentwicklung, bzw. Energieintensivität gehören zu den negativen Begleiterscheinungen dieser Technologie. Sick setzt bei der Laser-Triangulation auf seinen eigen entwickelten CMOS-Sensor und stattet ihn mit ROCC-Technologie aus: Rapid-On-Chip-Calculations ermöglichen eine optimale 3D-Performance bei einer großen Bandbreite von Objekthöhen, eine hohe Bildauflösung und exakte 3D-Präzision. Der Berechnungsbereich des CMOS-Sensor übernimmt dabei die Umrechnung von einer Laserlinie in 2D in eine genaue 3D- Darstellung. Das aufwendige Post-Processing kann so entfallen und die Kameradimensionen werden verkleinert. Kosten Die Kamera liefert zuverlässige Messungen bei Geschwindigkeiten, die zuvor nicht erreichbar waren Zukunft. Diese bestehen vor allem darin, absolut genaue 3D-Messungen von unterschiedlichsten Objekthöhen in Bildwiederholraten zu liefern, die mit den steigenden Geschwindigkeiten der Produktionslinien mithalten können. Beim derzeitigen Stand der Entwicklungen auf dem Markt basieren die meisten 3D-Systeme auf einer 2D-Bildverarbeitung mit 3D-Berechnung in FPGA- Prozessoren oder im externen Framegrabber. Diese Systeme verfügen entweder über zu geringe Frame-Raten für die großen Objekthöhenunterschiede oder sie werden in der Bauart zu groß oder zu komplex, da sie und Komplexität des kompletten Vision- Systems reduzieren sich durch die Lieferung fertiger 3D-Koordinaten. Der Sensor kann bis zu 15,4 GP pro Sekunde verarbeiten und ermöglicht somit ein Full–Frame-3D-Imaging (2 560 × 832 Pixel) mit 7 kHz. Der neue 3D-Algorithmus findet die Laserlinie sowohl in den dunklen als auch in den hellen Partien eines Objekts. Sogar unterschiedliche Materialien in der Produktionslinie seien sie dunkel oder hell, matt oder glänzend erfasst die Kamera in 3D-Messungen. Mühevolles Tuning von Parametern entfällt aufgrund der hohen Licht- 24 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2018

empfindlichkeit des Sensors auch bei schwach reflektierenden Oberflächen. Bei High-Speed-Applikationen erlaubt die erhöhte Lichtempfindlichkeit kürzere Belichtungszeiten bei gleichwohl präzisen Ergebnissen. Um den Messbereich noch weiter zu erhöhen, kann der Sensor in Situationen, wo Überbelichtung unvermeidbar ist, auch im erweiterten High-Dynamic-Range-Modus (HDR) arbeiten, um bei geringen Reflexionsstärken trotzdem eine gute Signal-Detektion zu erreichen. Viele gängige 3D-Applikationen kommen nicht ohne Kompromisslösungen aus, wenn es um das Verhältnis von Höhenauflösung und der Auflösung in der Bewegungsrichtung, also die 3D-Bildwiederholrate, geht. Da große Höhenumfänge eine kleinere Bildwiederholrate bei gleichbleibender Auflösung zur Folge haben, nehmen diese Kompromisse Einfluss auf die Qualität des Ergebnisses. Mit der Performance auf einem neuen Leistungslevel konnten solche Kompromisse bereits bei einer Reihe bestehender Applikationen komplett vermieden werden. Einfache Integration in Bildverarbeitungs-Pakete Hersteller von Vision-Systemen wollen, dass ihre Systeme einfach über Software-Schnittstellen in bestehende Applikationen und Vision-Lösungen mit Bildverarbeitungs-Bibliotheken integriert werden können. Die Neuentwicklung der Kamera vom Typ Ranger3 gibt über Gigabit-Ethernet die Daten an einen externen PC weiter und nutzt die etablierten Standards GenICam und GigE Vision. Anwendern wird die Integration damit einfach gemacht, denn das Gerät lässt sich direkt in Bildverarbeitungs-Pakete einbinden, die GinI- Cam unterstützen wie Halcon. Damit die Kamera auch mechanisch problemlos zu integrieren ist, legte der Hersteller bei der Entwicklung den Fokus auf ein kompaktes und robustes Design. Mit einer Größe von nur 55 × 55 × 77 mm ist die Kamera nicht nur platzsparend, durch die vergleichsweise geringere Wärmeentwicklung wird das Gerät auch den steigenden Ansprüchen an Energieeffizienz gerecht, da der Bedarf an aktiver Kühlung entfällt. Die ProFlex-Front der Kamera ist für den einfachen Systemeinbau konzipiert. Das ProFlex-Konzept beinhaltet austauschbare Module wie etwa eine Vielzahl von Objektiven, eine Objektivhaube gemäß Schutzklasse IP65/67, auswechselbare Gewindefilter und mehrere Scheimpflugadapter. Dadurch kann das Bildaufnahmegerät die Brennweite für jedes spezifische Setup einstellen und optimieren, um so stets die komplette Objekthöhe optimal in den Fokus zu bekommen. Von der Reifen-Inspektion bis zur Holzprüfung Die Bandbreite der Einsatzgebiete umfasst eine Vielzahl von Industriezweigen und Applikationen. Dazu zählen die Elektronik- und Halbleiterindustrie im Bereich der Inspektion von Komponenten und Leiterplatten, die Reifenherstellung mit dem Ziel der Qualitätssicherung sowie die Logistik. Hier liefert die Ranger3 präzise Volumen- und Größenmessungen sowohl bei großformatigen Packstücken, als auch bei flachen, dünnen Gegenständen. In der Holzindustrie erkennt die Kamera durch Laser-Streulichtauswertung zuverlässig Defekte in organischem Material, beispielsweise Astlöcher. Fotos: Schmuckbild Fotolia, sonstige SICK AG www.sick.com TechnologyRobust. Innovative Infrared Könnte es sein, dass Sie sich auch für besonders schnelle, leichte, exakte, individuelle und günstige Infratot-Thermometer und Infrarotkameras zur berührungslosen Temperaturmessung von –50 °C bis +3000 °Cinteressieren? Schauen Sie doch mal rein: www.optris.de Wie Sie es auch drehen und wenden: Wir haben den kleinsten und zugleich robustesten IR-Sensor entwickelt, weil er bis 250 ºC Umgebungstemperatur aushält. 27.–29.11.2018 Besuchen Sie uns auf der SPS in Nürnberg Halle 4A, Stand 126

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