Industrielle Bildverarbeitung gewinnt an Farbe
Die Neuheiten auf der Messe Vision 2007 vom 6. bis 8. November in Stuttgart reichen von der Farbbildverarbeitung – etwa im Automobilbau zur Kontrolle von Lacken – bis zur IBV mit Laserlicht für Applikationen, die hohe Wellenlängenstabilität erfordern.
Gleich ob es um die Kontrolle der Schweißnähte von Kotflügeln, Lötstellen von Chips, Kratzer in Sanitärbeschichtungen, die fehlerfreie Montage von Airbags oder den Klebstoffauftrag bei Windschutzscheiben geht – IBV-Systeme sind heute in fast jeder Industriebranche im Einsatz. Die internationale Fachmesse für Industrielle Bildverarbeitung Vision 2007 vom 6. bis 8. November in Stuttgart zeigt dabei eingebettete Bildverarbeitungssysteme (Embedded Systems), die direkt an der Maschine sitzen, in wachsendem Wettbewerb mit Smart-Kameras, die in den vergangenen Jahren einen großen Aufschwung erlebten.
Der Vorteil der intelligenten und kompakten Kameras: Sie arbeiten autark, ohne externen PC, da sie die Daten bereits vor Ort im eigenen Gehäuse verarbeiten und auswerten können. „Allerdings ist die Rechnerleistung bei den Smart-Kameras begrenzt und in der Regel deutlich geringer als bei Embedded Systemen“, beschreibt Meinrad Simnacher, Geschäftsführer der Leutron Vision aus Leinfelden-Echterdingen, einige Unterschiede.
Michael Engel, Geschäftsführer der Vision Components, Ettlingen, und Pionier bei den Smart-Kameras, sieht leistungsmäßig jedoch eher wenig Unterschiede zwischen den beiden konkurrierenden Systemen: „Eine Smart-Kamera ist im Prinzip ein Embedded System.“ Lediglich die Prozessorleistung zu vergleichen sei unzureichend. Es müssten noch andere Aspekte betrachtet werden.
„Wenn etwa der Platzbedarf eine entscheidende Rolle spielt, sind Smart-Kameras klar im Vorteil“, war von Peter Klima, Geschäftsführer von SAC aus Karlsruhe, zu erfahren. „Allerdings sind Embedded Systems die bessere Wahl, wenn mehrere Kameras für eine Applikation benötigt werden.“ Dann könnten nämlich die Preisvorteile, die sonst ein Smart-Kamerasystem biete, schnell schwinden.
SAC setzt zum Beispiel für die Oberflächenkontrolle von Spritzgussteilen aus Gummi Embedded Systems wie das Kompaktsystem „Visionlux“ ein. Dabei werden die Komponenten mit Hilfe mehrerer Kameras etwa auf Kratzer, Blasen oder Materialeinschlüsse überprüft. „Zur Vision 2007 werden wir spezielle Tools für die Oberflächenkontrolle und für 3-D-Applikationen vorstellen sowie Systeme, die mit bis zu sechs Kameras arbeiten“, betonte SAC-Pressereferentin Miriam Schreiber.
Auch der Trend zu mehr Farbe wird auf der IBV-Messe deutlich zu sehen sein: Bisher dominieren in der industriellen Bildverarbeitung zwar immer noch die monochromen Kameras, doch nach den Informationen von Joachim Linkemann tendiert die industrielle Praxis bereits verstärkt zur Farbe. „Vor fünf Jahren“, so der Produktmanager bei Basler Vision Technologies, Ahrensburg, „lag der Anteil der Flächenfarbkameras bei etwa 10 %.“ Seitdem habe ihr Anteil kontinuierlich zugenommen. Linkemann: „Bei uns ergibt sich zurzeit ein Verhältnis von Farb- zu Schwarz-Weiß-Anwendungen von zirka 1:3.“
Die generelle Herausforderung sieht der Bildverarbeitungsexperte im optimalen Zusammenspiel der unterschiedlichen IBV-Disziplinen. Linkemann: „Wenn die Beleuchtung nicht stimmt, kann man auch mit guten Kameras und aufwendigen Auswertungs-Algorithmen kein gutes Ergebnis erzielen.“ Das bedeute, dass die Beleuchtung, die abbildende Optik und die Kamera erst einmal ein vernünftiges Bild einfangen müssen, bevor der Datentransport und die Auswertung des Bildes beginnen können. So seien häufig zum Beispiel die Objektive nicht hinreichend gut oder passend ausgewählt, um die höchstmögliche physikalische Auflösung zu erreichen. „Jeden Euro, den man zuvor bei Licht, Optik oder Kamera einspart“, so die Erfahrung des Experten, „zahlt man nachher bei der Software mehrfach drauf.“
Die Beleuchtung spielt bei der Farbbildgewinnung eine enorme Rolle. „Die Empfindlichkeit eines Sensors wird durch die Farbfilter beträchtlich reduziert – etwa um 20 % bis 30 %“, erläuterte Gerhard Holst, Leiter Research & Development der PCO AG, Kelheim. Das bedeute, dass mehr Licht benötigt werde, das aber oft nicht zur Verfügung stehe. „Zudem muss bei hochwertiger Farbbilderfassung oder gar bei Farbmessungen, wo es darauf ankommt, ein farbechtes Bild zu erhalten, eine Lichtquelle möglichst spektralhomogenes weißes Licht liefern“, ergänzte Markus Schnitzlein. Dies ist laut dem Geschäftsführer von Chromasens, Konstanz, zum Beispiel bei der Wafer-Inspektion oder auch beim Archivieren von Gemälden der Fall. In solchen Fällen empfiehlt Schnitzlein, entweder zu speziell ausgesuchten weißen LED oder zu Xenon-basierten Hochdrucklampen zu greifen.
Auch in der Bildverarbeitung ist Laserlicht auf dem Vormarsch, wie etwa beim Laserschnittverfahren: Dabei wird entlang einer projizierten Laserlinie das Höhenprofil von Reifen vermessen, oder es können Unebenheiten auf glatten Materialoberflächen erkannt werden. So wird das Freiburger Unternehmen Z-Laser auf dem Vision-Stand von Stemmer, Puchheim, dazu einige Neuheiten präsentieren, darunter die neue ZQ-Serie. Diese Dioden- und DPSS-Laser (Diode-pumped-solid-state Laser) sind für Applikationen gedacht, die eine hohe Stabilität der Projektion und Wellenlänge erfordern. Der Clou dabei: Damit sich infolge von Temperaturschwankungen der Brechungsindex der Optik und damit die Wellenlänge des Lasers nicht ändern, wird die Temperatur der Laserdiode oder des Kristalls aktiv über ein Peltier-Element geregelt. EDGAR LANGE/Si
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