Die industrielle Bildverarbeitung ist ein immer wichtiger werdender Bestandteil moderner Produktionsprozesse. Mit einer 3D Kamera lassen sich dafür hochpräzise Bilder von Objekten räumlich erfassen und weiter verarbeiten. Damit ermöglich 3D Kamerasysteme die präzise Vermessung und Analyse von Bauteilen und Produkten. In unserem Beitrag erfahren Sie, wie die 3D Kameratechnologie Sie bei der Optimierung Ihrer Produktionsprozesse unterstützt.

Schmersal 3D Kamera

 

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ToF 3D Kamera mit Time-of-Flight-Methode

07.11.2023 | Die Schmersal Gruppe präsentiert auf der SPS 2023, wie sich das industrielle Internet der Dinge (IIoT) auf der Feldebene beispielhaft umsetzen lässt. Eine Reihe von Neuheiten an innovativen Komponenten und Systemen ermöglichen die umfassende Maschinenkommunikation sowie die ganzheitliche Vernetzung von der Feldebene bis in die Cloud.

Anhand eines IIoT-Demonstrators wird das am Schmersal-Stand in Halle 9, Stand 460 verdeutlicht: Der Demonstrator besteht aus einem Förderband über dem zwei 3D-ToF-Kameras installiert sind. Er demonstriert, wie die von den Kameras, der Sicherheitssteuerung Protect-PSC1 sowie von einer SPS erfassten Daten und Informationen über OPC UA an ein Edge Gateway oder bei Bedarf an eine Cloud-Infrastruktur weitergeleitet werden. Das geschieht z. B. als Ausgangsbasis für die Ermittlung produktionsbezogener KPIs (Key Performce Indicators).

Auf der Hannover Messe hatte Schmersal erstmals 3D-Kameras zur automatisierten Erfassung digitaler Prozessdaten in Echtzeit vorgestellt. Die AM-T100 ist eine Time-of-flight-Kamera (ToF), die mit einem Sony Depthsense Sensor millimetergenaue 3D-Tiefen Bilder erzeugt. Das Bildverarbeitungssystem nutzt die ToF-Technik. Das bedeutet, dass die Laufzeitmessung von ausgesandten Lichtimpulsen im Infrarotbereich (850 Nm) erfolgt. Die Lichtimpulse werden dabei an den zu erfassenden Objekten reflektiert. Diese Art der Bildverareitung erzeugt sehr schnell ein millimetergenaues 3D-Abbild der Szene, das als Punktewolke vorliegt.

Bildverarbeitung bis zu 60 fps

Die hohe Bild Rate der ToF Kameras von bis zu 60 fps gestattet Anwendungen in der industriellen Bildverarbeitung für die Qualitätskontrolle in Fertigungsprozessen sowie Anwendungen in Robotik, Logistik und Automatisierungstechnik. In Branchen wie der Logistik und Verpackungstechnik können die 3D Aufnahmen zum Beispiel zur Unterstützung bei Aufgaben in der Verpackung, Kartonbefüllung, Volumenerfassung, Stapelung oder Etikettierung effizient und genau die Prozesse unterstützen.


Baumer GigERobuste GigE Kamera erkennt feinste Details sicher


Die Bildverarbeitungssysteme schauen aber auch in Behälter oder Großladungsträger und detektieren deren Füllstände. Die Überwachung von zum Beispiel Bereitstellungsflächen in Produktion, Montage, Lager und Kommissionierung aus der Vogelperspektive oder die Volumenermittlung von Stückgütern sind weitere denkbare Einsatzfälle. Andere Aufgabenstellungen für die Bildverarbeitungssysteme sind die Bilder Erfassung von Abmessungen und Oberflächen Beschaffenheit. Durch eine leistungsstarke IR-Beleuchtung und eine Bildauflösung von 640 x 480 Pixeln erreicht die AM-T100 einen Sichtbereich von 67° x 51° bei einer Reichweite bis 6 m.

Standardisierte Daten Schnittstelle

Die Daten der Bilder werden über die standardisierte Datenschnittstelle Genicam bereitgestellt. Anschließend können die Bild Daten mit einer gängigen Bildverarbeitungssoftware verarbeitet werden. Per Ethernet-Schnittstelle lassen sich auch umfassende Daten schnell übertragen und bei Bedarf die 24V-Energieversorgung umsetzen (Power over Ethernet).

Software für Konfigurierung der Kamerasysteme

Auf der AM-T100 ist die Konfigurationssoftware Consam-T vorinstalliert. Mit Hilfe dieser Software lassen sich die Kameramodelle so konfigurieren, dass sie komplexe und individuell definierte 3D-Zonen überwachen. Wird innerhalb der Zonen ein Objekt detektiert, werden digitale Ausgänge geschaltet. Zudem kann über digitale Eingänge zwischen verschiedenen 3D-Zonen hin- und hergeschaltet werden. Ein integriertes Software Development Kit unterstützt Softwareentwickler und Systemintegratoren beim Konfigurieren der Kamerasysteme und beim Erstellen der Softwareanwendung.

Performante 3D-Kameras für industrielle Bildverarbeitung

3D Kamera IDS08.12.2022 | Die weiterentwickelten Systeme der 3D-Kameras aus der Ensenso N Serie von IDS haben eine doppelte Auflösung und Genauigkeit bei gleichen Kosten. Die neuen Stereo-Vision-Bildverarbeitungssysteme N31, N36, N41, N46 haben ein kompaktes Gehäuse aus Aluminium oder Kunststoffverbund und einen integriertem Musterprojektor. In der industriellen Bildverarbeitung eignen sich die Systeme für die Aufnahme von statischen und bewegten Objekten gleichermaßen.

Der integrierte Projektor projiziert eine kontrastreiche Textur auf die zu erfassenden Objekte. Eine Pattern-Maske mit zufälligem Punktemuster ergänzt nicht oder nur schwach vorhandene Oberflächen Strukturen. Dadurch bereiten die bei schwierigen Lichtverhältnissen detailreichen 3D-Punktewolken keine Probleme bei diesen Bildverarbeitungssystemen.

Bildverarbeitungssystem in gleicher Optik

Mit den Ensenso-Modellen N31, N36, N41 und N46 bringt IDS die nächste Generation der bisher erhältlichen N30, N35, N40 und N45 3D Kameras auf den Markt. Optisch unterscheiden sich die Kameras nicht von ihren Vorgängermodellen. Mit dem IMX392 kommt jedoch einen neuer Sensor von Sony mit einer höheren Auflösung von 2,3 MP statt 1,3 MP beim Vorgängermodell zum Einsatz. Alle Kameras sind vorkalibriert und lassen sich so leicht einrichten. Der Ensenso-Selektor auf der IDS-Webseite hilft bei der Auswahl des richtigen Modells.

Ob fest installiert oder mobil am Roboterarm eignet sich die Ensenso N für eine zuverlässige 3D-Qualitätsprüfung, Qualitätssicherung oder Inspektion – egal welche Anwendung. Die Kameramodelle unterstützen ferngesteuerte Industrieroboter, übernehmen Aufgaben in der Einzelteilkommissionierung oder sind in der Logistik im Einsatz. Sie helfen sogar dabei, Großwäschereien zu automatisieren und die Qualität hier sicherzustellen.

Hochpräzise 3D Lichtlaufzeit GigE Kamera in Echtzeit

Rauscher Basler 3D Kamera31.10.2019 | Die Basler Blaze 3D-Kamera mit GigE-Schnittstelle und VGA-Auflösung (Vertrieb Rauscher) eignet sich durch die Sony Depthsense ToF-Technologie zur Bildverarbeitung der Position-, Lage- und Volumenbestimmung von Objekten sowie zum Erkennen von Hindernissen. Die industrielle 3D-Kamera arbeitet auf Basis des Time-of-Flight-Prinzips.

Ausgestattet mit neuester Laserdioden-Technologie (VCSEL), arbeitet die Kamera im Nah-Infrarot-Spektrum, sprich im Wellenlängenbereich um 940 nm und eignet sich daher kompromisslos auch für die industrielle Bildverarbeitung unter Tageslichtbedingungen. Mit einem Multipart-Bild, bestehend aus Entfernungs-, Intensitäts- und Konfidenzkarte und einer Bildrate von 30 fps generiert sie 3D-Punktwolken und 2D-Bilder in Echtzeit innerhalb der Kamera und entlastet so den Prozessor des Host Systems.

Das Messprinzip der ToF-Kamera beruht auf der Zeit, die das Licht von der Lichtquelle zum Objekt und zurück zur Kamera benötigt. Je weiter die Entfernung, desto länger die benötigte Zeit. Die Lichtquelle und die Bilderfassung sind dabei so synchronisiert, dass die Entfernungen aus den Bilddaten berechnet werden können.

Deutlich präziseres Abtasten des reflektierten Lichts

Der integrierte Sony Depthsense IMX556PLR-C-Sensor mit CAPD (Current Assisted Photonic Demodulator) Pixelstruktur ermöglicht im Zusammenspiel mit der Back-Illuminated CMOS-Sensorarchitektur ein deutlich präziseres und sensitiveres Abtasten des reflektierten Lichts. Damit ermöglicht die Blaze 3D-Kamera, unabhängig von Licht und Kontrast und mit einer Auflösung von 640 Pixel x 480 Pixel, 3D Aufnahmen zum annähernd millimetergenauen, optischen Messen über einen Messbereich von bis zu 10 m, in den z. B. zwei Europaletten oder ein Kleinwagen passen.


Rauscher StereokameraSchnellste 3D Stereokamera und Bildverarbeitung in einem Gerät


Mit integriertem Objektiv und unsichtbarer Infrarot-Beleuchtung ist die Basler Blaze eine kompakte, IP67-geschütze Einheit ohne bewegliche Komponenten, die sich durch ihr geringes Gesamtgewicht z. B. für die Montage auf Roboterarmen eignet. Die Kamera für industrielle Bildverarbeitung lässt sich besonders leicht integrieren und kann durch ein intelligentes Verfahren ohne gegenseitige Störungen in Multi-Kamera Systemen betrieben werden.

Typische Einsatzbereiche sind industrielle Bildverarbeitung in der Automation, Robotik, Logistik, Medizintechnik und in vielen Bereichen der Smart Factory sowie in Anwendungen der Frachtdimensionierung, Palettierung, Objektzählung und autonomen Fahrzeugen.

Auf Realsense Technologie basierende 3D-GigE-Kamera

10.09.2019 | Die neue Plug-and-play-3D-Digitalkamera D435e von Framos wurde speziell für industrielle Bildverarbeitung und Anforderungen und raue Umgebungen konzipiert wie Robotik, Logistik oder Einzelhandel. Die präzise und einfach zu implementierende 3D-Technik mit GigE Vision ermöglicht hier fortschrittliche Automatisierungs-Anwendungen. Die 3D Kameras verfügen über die Intels Realsense-Technologie.

 

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Autorenangabe
Angela Struck

Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.