Vision-Sensor für die Objekterkennung, Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle

Findet Farbe in der Fläche

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Ein neuer Colour- Vision-Sensor eröffnet bei der Objekterkennung, Prozesssteuerung und der Qualitätskontrolle überall da neue Wege, wo erst eine großformatige Erfassung zuvor eingelernter Farben zuverlässige Steuerungsinformationen liefert. Zahlreiche Merkmale, beispielsweise große Arbeitsabstände und extrem kurze Auswertezeiten, machen das Produkt zudem flexibel und vielseitig einsetzbar.

Die Bräunungskontrolle von Frikadellen, die Flaschendeckel- und Verschlusskontrolle, die Erfassung von Logos oder die Designkontrolle von Etiketten – es gibt viele Beispiele für Aufgabenstellungen, in denen punktuell erfassende Farbsensoren unter Umständen an ihre Grenzen stoßen können: Nicht immer befinden sich alle benötigen Farbinformationen in einem gerade ausgewerteten Farbpunkt, nicht immer erfasst der Lichtfleck des Sensors die entscheidungsrelevante Stelle eines Objektes. Dies kann mit dem CVS von Sick nicht passieren, da er je nach Reichweite ein annähernd postkartengroßes, rechteckiges Lichtfeld erfasst und auswertet.

Schnell und präzise durch CMOS-Chip
Der CVS kann zur Farberkennung überall dort eingesetzt werden, wo Materialien oder Gegenstände anhand ihrer Farbe identifiziert, sortiert und kontrolliert werden müssen. Er arbeitet mit einem CMOS-Chip zur Bilderfassung. Hierbei handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis, der Lichtinformationen in Ladungen umwandelt. Diese werden in Pixeln gesammelt, die sehr schnell ausgelesen werden können – sowohl einzeln als auch als ganzer Bildausschnitt. Der CMOS-Sensor ist somit wie ein digitaler Speicherschaltkreis ansprechbar – was wesentlich dazu beiträgt, dass mit dem CVS selbst Zykluszeiten von typischerweise 10 ms realisiert werden können.
Die in den Pixeln oder im Bildausschnitt gesammelten Ladungen hängen von der Helligkeit beziehungsweise der Helligkeitsverteilung auf dem lichtgebenden oder reflektierenden Objekt ab. Soll also ein bestimmtes Objekt zuverlässig als anwesend oder richtig erkannt werden, muss es eine bestimmte Helligkeit, die aus seiner Farbe resultiert, aufweisen. Der CVS prüft daher im Mindestpixelsumme-Verfahren, ob der in seinem Sichfeld befindliche Farbton in mindestens der Menge vorkommt, die zuvor programmiert wurde. Sobald ausreichend viele Pixel der eingelernten Farbe(n) im Sichtfeld erkannt werden, schaltet der Ausgang.
Auf diese Weise kann der Sensor beispielsweise Etiketten beliebigen Designs erkennen und unterscheiden, was mit einem nur punktuell erfassenden Sensor kaum möglich ist.
Weite Abstände und großes Sichtfeld
Das üblicherweise industrielle Umfeld stellt eine Reihe von Anforderungen an den Sensor, die über die beschriebene Erfassungsqualität hinausgehen. Diese Merkmale sind beim CVS ohne externe, zusätzliche Steuer- und Auswerteeinheit direkt im nur etwa „lichtschrankengroßen“ IP67-Kameragehäuse untergebracht. So ist die Beleuchtung bereits integriert – sie muss daher nicht wie bei anderen Kamerasystemen separat aufgebaut werden. Die Parametrierung des Sensors erfolgt entweder über die externe Steuerleitung oder menügeführt über fünf Tasten direkt am Gerät.
Viele Anwender benötigen Reichweiten, die „klassische“ Farbsensoren mit LED-Lichtquelle nicht erreichen. Hier bietet der CVS drei Alternativen mit großen Schärfentiefe-Bereichen an:
  • 50 bis 100
  • 90 bis 150 und
  • 210 bis 270 mm.
Das kleinste realisierbare Sichtfeld liegt bei 40 x 50 mm²; das Größte misst 100 x 115 mm². Die dabei vom CMOS-Chip gelieferten, digitalen Videosignale werden direkt auf dem Farbmonmitor des CVS angezeigt. Zusammen mit der Programmierung zu erkennender Farben per Teach-in macht dieses Gerätemerkmal die Inbetriebnahme besonders einfach. Für Einbausituationen, in denen das TFT-Display nicht sichtbar ist, steht ein separates Monitor- und Bedienpanel zur Verfügung, das direkt am Kamerasensor angeschlossen werden kann.
Verschiedene Parameter editieren
Einmal im Betrieb, können im CVS bis zu 16 unterschiedliche Farberkennungsprogramme eingelernt, gespeichert und über digitale Eingänge innerhalb weniger Millisekunden aktiviert werden. Die jeweils optimale Auflösung ist dabei in einem Bereich von 8 x 16 Pixel bis 200 x 240 Pixel wählbar.
Wer sich intensiver mit den Möglichkeiten des CVS befasst, kann in Eigenregie eine Reihe verschiedener Parameter editieren. So lassen sich unter anderem die Pixelanzahl weiter einschränken, die Farbgenauigkeit der Erfordernissen anpassen, die Displayanzeige um 180° drehen oder Verzögerungszeiten für das Trigger- oder das Ausgangssignal festlegen.
Ob mit oder ohne individuelle Parameteredition – der CVS 1 ist vielseitig einsetzbar. Typische Beispiele sind – über die bereits genannten hinaus – Anwendungen wie die Vollständigkeitskontrolle von Kästen oder Trägersystemen, die Anwesenheitsprüfung von Beipackzetteln, die Unterscheidung von Objekten nach Farben sowie die Kontrolle des Füllstandes in durchsichtigen Gefäßen. Dass der Sensor keine Komponenten aus Glas aufweist, ist ein Vorteil, der besonders in der Lebensmittelindustrie auf Interesse stößt.
Halle 7, Stand 370
Weitere Informationen
Sick-Farbsensorik
KEM 452

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Schwerpunkt Industrielle Bildverarbeitung / Intelligente Vision Sensoren auf der „SPS/IPC/Drives
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