Vision Systeme

Das leistungsstarke Vision-System von B&R setzt neue Industriestandards: Kameras, intelligente Bildverarbeitungsalgorithmen und ein innovatives Beleuchtungssystem sind integraler Bestandteil des Steuerungssystems.

Das Vision-System zeichnet sich durch eine Reihe herausragender Features aus. Das Verhältnis von Rechenleistung zu Kameragröße und Kosten ist außerordentlich. Vor ein paar Jahren konnte die Industrie von einer derartigen Leistung mit einer so kompakten Kamera nur träumen. Durch die Kombination mehrerer Funktionen in einem Gehäuse können Maschinenbauer und Endanwender Zeit und Geld sparen.

Alle Features können individuell kombiniert werden. So lässt sich für jede Anwendung genau das richtige System konfigurieren. Verschaffen Sie sich einen Überblick über die Möglichkeiten, die das adaptive Vision-System von B&R bietet.

Das B&R Vision-System kann mit verschiedenen Kamera-, Beleuchtungs- oder Filtervarianten individuell an Ihre Bedürfnisse angepasst werden, um bahnbrechende Ergebnisse zu erzielen. →

Das Vision-System zeichnet sich durch eine Reihe herausragender Features aus und eröffnet völlig neue Perspektiven für Ihre Anwendungen. →

Kameras, intelligente Bildverarbeitungsalgorithmen und ein innovatives Beleuchtungssystem sind integraler Bestandteil des Steuerungssystems. →

Algorithmen, die auf Deep Learning basieren, eröffnen spannende neue Möglichkeiten, um die Qualität zu verbessern, die Produktivität zu steigern, den Ausschuss zu reduzieren und gleichzeitig die Fertigung flexibler zu gestalten. →

Ein wartungsfreundliches System ist der Schlüssel zur Minimierung von Maschinenstillstandszeiten bei gleichzeitiger Maximierung der OEE. →

Ein komplettes Portfolio an Kameras, Objektiven, Beleuchtungen und Software bietet für jede Anwendung die richtige Lösung. →

Kameravarianten in großer Vielfalt – perfekt für jede Anwendung

Jeder Vision-Sensor bzw. jede Vision-Kamera ist individuell konfigurierbar – ganz auf den Maschinenprozess abgestimmt. Angefangen bei der Auswahl von Sensor, Kamera oder Deep Learning-Kamera kann die Bestellung an Ihre Bedürfnisse angepasst werden. Eine große Auswahl an Brennweiten, Beleuchtungsfarben und viele weitere Varianten stehen zur Verfügung.

Umfangreiches Beleuchtungsportfolio

Die Auswahl an flexiblen Balkenleuchten, Ringleuchten und Backlights sorgt für optimale Ergebnisse auch bei schwierigen Lichtsituationen. Jede Leuchte verfügt über einen integrierten Blitzcontroller, externe Hardware ist nicht erforderlich. Die Lichtansteuerung wird im Sub-µs-Bereich mit dem Automatisierungssystem synchronisiert.

Als einziger Hersteller am Markt hat B&R seine Balkenleuchten mit einem elektronisch verstellbaren Abstrahlwinkel von -45° bis +90° über den Feldbusanschluss ausgestattet. Bei der Herstellung mehrerer Produkte auf derselben Maschine kann der Beleuchtungswinkel automatisch und zuverlässig für jede Charge optimiert werden.

Adaptive Leuchten machen Unsichtbares sichtbar

Intelligente Leuchten, die sich in Echtzeit nahtlos an Ihre Produkte anpassen, machen das Unsichtbare sichtbar. Jede Leuchte lässt sich mit bis zu vier unterschiedlichen LED-Farben ausstatten. Das Spektrum reicht von Weiß über mehrere sichtbare Farben bis hin zu unsichtbaren Farben. Mit Infrarot- oder Ultraviolett-LEDs lassen sich Strukturen unsichtbar oder sichtbar machen.

Durch den Einsatz von Komplementärbeleuchtung in verschiedenen Anwendungen können Intensität und Kontrast maximiert werden. Gleichzeitig sorgt die richtige Farbkombination für eine minimale Belichtungszeit ohne Smear-Effekte.

Erkennung feiner 3D-Oberflächenstrukturen

Die FPGA-basierte Bildvorverarbeitungsfunktion Shape-from-Shading eröffnet ein breiteres Anwendungsspektrum für Vision-Sensoren und Smart Cameras von B&R. Shape-from-Shading erfasst mehrere Bilder mit verschiedenen Beleuchtungswinkeln zur Visualisierung feiner 3D-Oberflächenstrukturen wie aufgeprägte Schrift oder Kratzer.

  • Für ein breiteres Anwendungsspektrum
  • Höhere Genauigkeit für verbesserte Produktqualität
  • Kürzere Entwicklungszeit
  • Mehr Flexibilität und höhere Produktivität

Keine Grenzen mit multifunktionalem Vision-Sensor

Im Gegensatz zu vielen anderen Geräten dieser Klasse ist nicht für jede unterschiedliche Funktion ein eigener Sensor erforderlich. Stattdessen konfigurieren Anwender beim Smart Sensor eine breite Palette von Funktionen nach Bedarf im Engineering Tool Automation Studio. Bis zu 255 Modelle können gleichzeitig auf einem Sensor gespeichert und ausgeführt werden. Weitere Modelle können in der Software einfach ausgetauscht werden.

  • Unzählige Funktionen in einem Vision-Sensor
  • Gleiche Hardware für unterschiedliche Anwendungen
  • Weniger Bedarf an Ersatzteilen
  • Festlegung der Funktion im Automatisierungsprojekt und nicht durch Bestellbezeichnung
  • Transparente Kosten, unabhängig von der Softwarefunktionalität

Perfekt ausgeleuchtete High-Speed-Objekte

Jede Leuchte verfügt über einen integrierten Blitzcontroller, externe Hardware ist nicht erforderlich. Der Controller sorgt für eine präzise Impulsbestromung der leistungsstarken LEDs: Bereits bei einer Pulsdauer von 1 µs erreicht das Licht 100% Intensität.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Bildverarbeitungssystemen kann das B&R Vision-System daher auch problemlos in High-Speed-Applikationen eingesetzt werden. Wir haben kürzlich eine Anwendung realisiert, bei der das System einen Data-Matrix-Code auf einem Bandsägeblatt mit einer Geschwindigkeit von 56 m/s liest. Die hohe Lichtleistung eliminiert zudem nahezu jeden Einfluss von Fremdlicht - ein entscheidender Qualitätsfaktor.

  • Maximale Intensität und Homogenität
  • Keine Chance für Fremdlicht
  • Automatisch anpassbar für jeden Anwendungsfall
  • Reproduzierbare Intensität durch Kalibrierung ab Werk

Filter für noch bessere Bildqualität

Zusätzliche Filter sind eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Qualität der aufgenommenen Bilder weiter zu verbessern. Ein Polfilter kann Reflexionen beseitigen und ein Kollimatorfilter sorgt für optimalen Kontrast.

  • Beseitigung von Reflexionen und Blendung
  • Perfekter Kontrast in jeder Situation
  • Einsatz bei schwierigen Oberflächen (z. B. metallisch)

Blitzintegration ohne Kompromisse

Mit dem B&R Blitzcontroller funktioniert jedes externe strombetriebene Beleuchtungssystem wie ein integriertes B&R Smart Light. Dieses System ist mit Einleitertechnik ausgestattet; es werden keine zusätzlichen Triggersensoren benötigt. Es sorgt für µs-genaue Synchronität des gesamten B&R Systems, unglaublich schnelle Blitzstromanstiegszeiten und maximale Leistung während der gesamten Blitzdauer. Hinzu kommen Kosteneinsparungen durch den geringeren Platzbedarf im Schaltschrank, die geringere Anzahl von Kabeln und die kürzeren Kabellängen.

Erkennung kleinster Abweichungen

Die FPGA-basierte Bildvorverarbeitungsfunktion Subtraction eröffnet ein breiteres Anwendungsspektrum für Vision-Sensoren und Smart Cameras von B&R.

Kleinste Abweichungen können durch den Vergleich eines oder mehrerer Bilder mit einem Referenzbild erkannt werden. Diese Funktion wird z. B. in der Qualitätskontrolle eingesetzt, um Unterschiede festzustellen. Eine weitere Anwendung ist die Geschwindigkeitsmessung.

  • Kürzere Entwicklungszeit
  • Höhere Flexibilität und Produktivität
  • Mehr CPU-Ressourcen für nachfolgende Bildverarbeitungsaufgaben

Lösen von 3D-Aufgaben zu 2D-Kosten

Eine neue Funktion für den standardmäßigen 2D-Vision-Sensor von B&R macht es möglich, Profile beweglicher Objekte mithilfe intelligenter Triangulationsalgorithmen zu erhalten.

Damit ist es möglich, das Volumen abzuschätzen, den Verlauf von Höhen- oder Talprofilen darzustellen und vieles mehr. Typische 3D-Aufgaben lassen sich mit korrekter Bilddarstellung und intelligenten 2D-Algorithmen ressourcenschonend lösen. Anders ausgedrückt: 2,5D.

  • Einfache Implementierung moderner Vision-Funktionen
  • Kosteneinsparungen für eine breite Palette von Anwendungen
  • Flexibler Einsatz für unterschiedliche Messbereiche

Next Level Vision-Funktionen

Flexible Bildverarbeitung für mehr Produktivität: Neue Vision-Funktionen übernehmen spezifische Bildverarbeitungsaufgaben – entweder einzeln in einem Vision-Sensor oder als Funktionsablauf in einer Smart Kamera.

Durch die Integration des HALCON-Programmcodes in eine intuitive Benutzeroberfläche machen die Vision-Funktionen es Automatisierungs-Programmierern leicht, moderne Bildverarbeitungs-Funktionen zu konfigurieren und die Ergebnisse in die Maschinenapplikation zu integrieren. Die Bildverarbeitung wird flexibler und produktiver als je zuvor.

  • Simple Matching – eine Alternative zum kantenbasierten Standard-Matching, wenn ein Bild direkt von der Anwendung eingelernt werden soll; mit höchster Genauigkeit.
  • Clutter Matching – ein Bereich innerhalb oder in der Nähe eines Matching-Treffers kann definiert werden, in dem kein Clutter erlaubt ist, z. B. bei Pick-and-Place-Anwendungen. Der Roboter greift das Bauteil nur dann, wenn der hervorgehobene Bereich frei von anderen Bauteilen ist – siehe Bild rechts.
  • Kalibrierung der Kamera – die Funktion korrigiert perspektivisch bedingte Fehler oder optische Verzerrungen, indem Pixelwerte in metrische Werte umgewandelt werden; z. B. für die Hand-Auge-Kalibrierung bei Roboteranwendungen.
  • Bildbearbeitung – mit "Image Manipulation" können einfach zusätzliche Filter und Bildbearbeitungsschritte hinzugefügt werden, um beispielsweise geschwungene Schriften zu lesen.
  • Logik und Mathematik – mit dieser Funktion können die Zwischenergebnisse einer oder mehrerer Bildverarbeitungsfunktionen direkt auf der Kamera verwendet werden, um nachfolgende Bildverarbeitungsschritte zu steuern.

SYSTEMINTEGRATION

Nahtlose Integration in das Automatisierungssystem

Die beispiellose Integrationstiefe des Vision-Systems von B&R eröffnet neue Möglichkeiten, die weit über die Qualitätskontrolle hinausgehen. Informationen können in Echtzeit in Regelkreise eingebunden und für die Maschinensteuerung verwendet werden. Dies garantiert ein deterministisches Systemverhalten, das zu minimalen Maschinenstillstandszeiten und letztlich zu einer maximalen OEE führt. Die zentrale Datenhaltung ermöglicht eine detaillierte Diagnose und einfache Wartung.

  • Zentrale Datenhaltung in Echtzeit
  • Einfache Diagnose und Wartung
  • Automatisches Firmware- und Parameter-Update beim Start der Maschine
  • Minimierte Maschinenstillstandszeiten

NETZWERKINTEGRATION

Synchronisierung mit µs-Genauigkeit

Hard- und Software der B&R Vision-Lösung sind vollständig in das Steuerungssystem integriert. Nur so ist eine absolut präzise und mikrosekundengenaue Synchronisation aller Automatisierungskomponenten einschließlich der Bildverarbeitung möglich. Das System lässt sich mit wenigen Klicks mit einer Achse verbinden.

  • Reproduzierbare Bilder für reproduzierbare Ergebnisse
  • Minimales FOV (Field of View) erforderlich
  • Gestochen scharfe Bilder bei hoher Geschwindigkeit

TOOL-INTEGRATION

Plug-and-Run: Vom Büro zur Maschine

Mit dem B&R Vision-System sind keine zusätzlichen Einstellungen an der Maschine mehr nötig. Plug-and-Run - ganz einfach. Nachdem ein Projekt in einem Engineering-Tool fertiggestellt wurde, müssen die Entwickler in der Regel in einem zweiten Schritt alle Einstellungen direkt an der Maschine vornehmen. B&R kalibriert die Vision-Systeme inklusive aller Beleuchtungselemente vor der Auslieferung. So können Entwickler ihre Anwendungen jederzeit und von jedem beliebigen Ort aus testen und überprüfen, ohne physisch am realen Rechner anwesend sein zu müssen.

  • Kürzere Entwicklungszeit
  • Reduziertes Entwicklungsrisiko
  • Einfache Wartung und Remote Management
  • Einfaches Proof-of-Concept für eine kürzere Time-to-Market

Simulation der Bildverarbeitung in Automation Studio

Um ein Vision-System zum Laufen zu bringen, sind keine komplexen Programmierkenntnisse erforderlich. Ingenieure können die Bildverarbeitung im Engineering Tool Automation Studio einfach programmieren, parametrieren und sogar simulieren, ohne das gesamte Projekt kompilieren zu müssen. Darüber hinaus können die Testergebnisse nach Excel exportiert werden, was bei der Optimierung des Prozesses und der Erstellung von Qualitätsdaten wie der Standardabweichung hilfreich ist.

  • Universelle Entwicklungsumgebung für Ingenieure
  • Programmierung und Parametrierung als integraler Bestandteil des Automatisierungsprojekts
  • Einfacher POC (Proof of Concept) für kürzere Time-to-Market
  • Maschinen laufen zuverlässiger

OCR ohne Training oder Parametrierung

Die integrierte Schriftenerkennung hat eine außergewöhnliche Fähigkeit, Zeichen sofort zu erkennen. Auch bei schlechter Bildqualität oder schwierigen Zeichen, wie z. B. Punktmatrixschrift, wird ein schnelles Lesen ohne Training oder Parametrierung erreicht. Ein Deep Learning-Algorithmus macht die Funktion noch zuverlässiger und eröffnet neue Möglichkeiten, die Qualität zu verbessern, die Produktivität zu steigern und Ausschuss zu vermeiden - und das alles bei höherer Flexibilität in der Fertigung. Alle verfügbaren Smart Camera Features können mit Deep OCR kombiniert werden.

  • Weltklasseleistung von 26 TOPS
  • Hochgeschwindigkeitslesen auch bei schlechter Bildqualität
  • Auch schwierige Zeichen werden sofort erkannt
  • Keine weiteren Parameter als ROI und Konfidenzniveau
  • Deep OCR für bessere Ergebnisse

Anomalieerkennung im globalen Kontext

Die auf Deep Learning basierende Erkennung von Anomalien identifiziert selbst kleinste Strukturabweichungen mit hoher Zuverlässigkeit. Diese Erkennungstechnologie ist bereits erfolgreich in der automatischen Qualitätskontrolle von Holzoberflächen, Textilien, Schweißverbindungen und vielem mehr im Einsatz.

Im Gegensatz zu anderen Deep Learning-Methoden erfordert sie keine spezielle Kennzeichnung von verschiedenen Fehlerklassen. In den meisten Fällen reichen etwa 100 gute Bilder aus, um das Netzwerk zu trainieren. Bei einer Bildstörung segmentiert die Anomalieerkennung die Regionen der Bilder, die nennenswert von den Trainingsbildern abweichen.

  • Oberflächenfehler werden in einer Heatmap deutlich hervorgehoben
  • Die Qualitätsrelevanz kann mit nachgeschalteten regelbasierten Algorithmen fein eingestellt werden
  • Steigerung der Maschinenleistung ohne KI-Experten
  • Höhere Produktivität und Qualität mit weniger Ausschuss

Plug-and-Play für Serienmaschinen oder im Servicefall

B&R kalibriert vor der Auslieferung alle Beleuchtungselemente und das optische System, bestehend aus Objektiv, Sensor und Fokus. Bei einem Gerätetausch im Feld ist daher keine Parameter- oder Programmänderung erforderlich.

Das System verhält sich jeden Tag gleich - unabhängig davon, ob Sie die Kamera gestern, heute oder morgen installieren. Im Falle einer Wartung werden die Stillstandszeiten der Maschine auf ein Minimum reduziert. Dadurch wird auch die Inbetriebnahme im Serienmaschinenbau beschleunigt.

  • Minimale Maschinenstillstandszeiten im Servicefall
  • Erhöhte OEE
  • Äußerst hohe Präzision
  • Niedrigere TCO

Bildverarbeitung mit eindrähtiger Daisy-Chain-Verkabelung und Feldbusanbindung

Die eindrähtige Daisy-Chain-Verbindung ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Verkabelung des B&R Vision-Systems. Die Kabellängen werden minimiert, ohne dass zusätzlicher Platz im Schaltschrank benötigt wird. Bei der Wartung ist keine zusätzliche Triggerleitung erforderlich.

Die Kamera benötigt nur ein Kabel. Ein M12-Hybridanschluss bindet die Kamera in das Maschinennetzwerk ein und stellt gleichzeitig die 24 VDC-Stromversorgung sicher. Ein zweiter Hybridanschluss ermöglicht eine einfache Daisy-Chain-Verkabelung mit dem Beleuchtungssystem.

  • Kostengünstige und saubere Verkabelung
  • Minimale Kabellängen ohne zusätzlichen Platzbedarf im Schaltschrank
  • Keine zusätzliche Triggerleitung für vereinfachte Wartung
  • Ein einziges Kabel für Vernetzung und Stromversorgung

Hard- und Software der B&R Vision-Lösung sind vollständig in das Steuerungssystem integriert. Nur so ist eine absolut präzise und mikrosekundengenaue Synchronisation aller Automatisierungskomponenten – inklusive Bildverarbeitung – möglich. Zudem ist nur ein Engineering Tool und eine Applikation notwendig. So können Steuerungsprogrammierer viele Vision-Aufgaben auch selbst erledigen.

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