B&Rs Reise in die Welt der Bildverarbeitung begann vor über zehn Jahren. Damals halfen B&R-Ingenieure einem Vision-Anbieter dabei, eine Powerlink-Schnittstelle in eine seiner Smart Cameras zu integrieren. „Allerdings war das mehr eine Interface-basierte als eine tatsächlich integrierte Lösung“, sagt Andreas Waldl, der heute das Vision-Produktmanagement von B&R verantwortet. Daher habe man mit verschiedenen Vision-Anbietern die Möglichkeiten einer tieferen Integration ausgelotet. „Aber da sind wir schnell auf Widerstand gestoßen. Viele fragten uns: Wozu braucht ein Maschinenbauer so eine tiefe Integration überhaupt?“ Unter dem Strich habe sich gezeigt, dass Vision und Automatisierung eben zwei recht verschiedene Welten sind.
Erst Beleuchtung, dann Kamera
Also haben Waldl und das B&R-Team beschlossen, eine eigene Vision-Technologie zu entwickeln. Begonnen hat B&R dabei mit der Beleuchtung: Denn diese ist in Praxisprojekten oft der größte Knackpunkt. Waldl: „Daher war es nur logisch, zuerst die Beleuchtung zu entwickeln.“ Passend zur Beleuchtung entstand dann der Vision-Sensor.
Letztlich habe B&R die Vision-Lösung wie eine Steuerung entwickelt: „Wir haben uns nicht daran orientiert, was Kameras heute können, sondern was Kameras künftig können müssen – etwa in Sachen nahtloser Verknüpfung oder beim Download von Funktionen und Parametern.“
Bei der Frage, warum man denn eine so tiefe Integration des Vision-Systems in die Maschinenautomation brauche, fallen Waldl eine ganze Reihe von guten Gründen ein: „Das fängt beim Engineering an. Es ist viel einfacher und weniger fehleranfällig, wenn das Entwicklungsteam mit einem gemeinsamen Tool wie unserem Automation Studio arbeitet, anstatt zwei oder noch mehr unterschiedliche Werkzeuge einzusetzen.“
Bildverarbeitung im Plug&Play
Ein großer Vorteil im Betrieb ist die Synchronisation der Bildaufnahme mit den sonstigen Maschinenabläufen. „Wenn alle Komponenten das exakt gleiche Zeitverständnis haben, und das auch noch mit einer Genauigkeit im Sub-Mikrosekundenbereich, dann kann ich die Kamera mit der Achse synchronisieren oder eine Motorposition als Trigger nutzen.“ Das ist besonders bei hochdynamischen Anwendungen sinnvoll, um zielgenaue Aufnahmen zu ermöglichen.
Zudem forciert die Einbindung das Plug&Play. „Unsere Vision Sensoren haben von Haus aus erst einmal keine Funktion. Sie wissen gar nicht, ob sie Codes lesen oder Muster erkennen sollen“. Sobald der Vision-Sensor aber an die Maschine angesteckt wird, bekommt er von der Steuerung automatisch alle benötigten Funktionen und Parameter aufgespielt. Und wenn der Betreiber die Kamera oder die Beleuchtung austauschen muss, erfolgt auch die Neuparametrierung im Plug&Play.
Für eine breite Palette an Anwendungen
Von der tiefen Integration profitiert eine breite Palette an Anwendungen: vom Packaging über Food, Pharma und Elektronik bis hin zu Automotive-Anwendungen. „Interessant wird es immer dann, wenn es um Geschwindigkeit geht. Wir haben eine Anwendung in einer Werkzeugmaschine, bei der wir auf einem sehr schnell bewegten Teil einen Data Matrix Code erkennen müssen – und das bei Geschwindigkeiten von 56 Metern pro Sekunde, das sind rund 200 km/h“, erläutert Waldl.
„Bei solchen Highspeed-Anwendungen ist entscheidend, dass die volle LED-Leistung eines Lichtimpulses innerhalb von wenigen 100 ns erreicht wird. Nur so verschmiert der Code im Bild nicht.“ Die B&R-Geräte unterstützen zudem unterschiedliche Beleuchtungsfarben, die in der Applikation veränderbar sind. So kann für jede Anwendung die Komplementärfarbe gewählt werden, die den besten Kontrast erzeugt.
Öffnung des Systems
Beim weiteren Ausbau des Vision-Systems setzt B&R auf Öffnung und Partnerschaften. So denkt Waldl zum Beispiel daran, über einen Blitz Controller neben eigenen Beleuchtungen auch ergänzende Beleuchtungen anderer Anbieter anzusteuern. Diese Öffnung wird bis zur Software reichen: „Wir haben unser Vision-System auf Basis der Software des Technologiepartners MVtec entwickelt. Mittel- bis langfristig werden auch Maschinenbauer und Systemintegratoren mit Tools von MVtec eigene Funktionen entwickeln und zusammen mit unseren Funktionen auf die Kamera aufspielen können.“ Zudem plant B&R, bereits im Juni ein neues Technologiepaket zu veröffentlichen, das die grafische Konfiguration und auch die Anbindung der Kameras vereinfacht.
Mit Vision auf dem Weg zur adaptiven Maschine
Das B&R Vision System eignet sich nicht nur für heutige Kundenanforderungen. Integrierte Systeme sind auch ein wichtiger Schritt in Richtung adaptive Maschine. „Denn was benötigt eine Maschine, um flexibel unterschiedliche Produkte in unterschiedlichen Losgrößen zu fertigen? Neben mechatronischen Transportsystemen wie unseren Trak-Systemen und Robotern für die flexible Handhabung wird auch ein Vision-System als Auge der Maschine benötigt: Denn nur eine sehende Maschine, kann sich ohne großen Aufwand an sich ständig ändernde Produkte und Anforderungen anpassen.“
B&R Industrie-Elektronik GmbH
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