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Die Wahl der optimalen Hard- und Software für ein perfekt auf die vorliegende Aufgabe zugeschnittenes Bildverarbeitungssystem gleicht einem Puzzle: Aufgrund der Vielfalt der am Markt verfügbaren Komponenten kann die Suche nach den passenden Bausteinen den Anwender viel Zeit kosten. Imago Technologies und die MVTec Software GmbH vereinfachen diesen Prozess nun durch eine Komplettlösung, die alle wesentlichen Komponenten eines robusten Vision-Systems enthält.
In der industriellen Automatisierung spielen Bildverarbeitungssysteme eine entscheidende Rolle, um die Produktqualität zu sichern, die Effizienz zu steigern und Fehler zu minimieren. Als Querschnittstechnologie für die Qualitätssicherung hat sich Machine Vision schon lange etabliert – die Entwicklung und Integration leistungsfähiger Bildverarbeitungssysteme kann dennoch ein komplexes Unterfangen sein, das oft umfangreiches Hardware- und Software-Know-how erfordert, weiß Carsten Strampe, Geschäftsführer des Friedberger Bildverarbeitungsunternehmens Imago: „Anwender stehen bei der Auswahl und Integration von Bildverarbeitungssystemen häufig vor großen Herausforderungen, denn die Integration dieser Technologie erfordert in der Regel das Zusammenfügen verschiedener Hard- und Softwarekomponenten wie Sensoren, Kameras, Beleuchtungen, einer den Anforderungen angepassten Verarbeitungseinheit und mehrerer Programme einschließlich der Bildverarbeitungssoftware. Mögliche Probleme ergeben sich dann oft bezüglich der Kompatibilität der ausgewählten Komponenten, wenn komplexe Verkabelungen erforderlich werden oder auch bei der Verwaltung des Gesamtsystems.“ Darüber hinaus muss die Anwendungssoftware auf die spezifische Aufgabe und die HMI-Anforderungen zugeschnitten werden, was zeitaufwändig und fehleranfällig sein kann. Zudem muss die Anwendungssoftware in heutigen Serienmaschinen flexibel und offen sein, um Kunden- und Marktanforderungen zu erfüllen.
Um den aus diesen Gründen oft steinigen Weg zum finalen Bildverarbeitungssystem zu vereinfachen, hat sich das Unternehmen mit MVTec zusammengetan und eine Komplettlösung entwickelt, die alle wesentlichen Komponenten für ein robustes Vision-System enthält. Die vollständig integrierte Lösung umfasst als Hardware die Vision Box Touch von Imago und die Bildverarbeitungssoftware Merlic von MVTec.
Starkes Duo in einer Lösung
Die Vision Box Touch ist ein kompakter Bildverarbeitungscomputer integriert in einen Touchscreen für die industrielle Automatisierung. Sie vereint Rechenleistung, leistungsstarke Bildverarbeitung für Echtzeit-Anwendungen und eine leicht verständliche Bedienoberfläche in einem kompakten Gehäuse. Die intuitive Touchscreen-Oberfläche ermöglicht dabei eine einfache Steuerung von Vision-Projekten. „Die integrierten Schnittstellen für Kamera, Beleuchtung und Automatisierung machen die Vision Box Touch zu einer vielseitigen Lösung“, betont Imago-Geschäftsführer Strampe. „Durch den hohen Integrationsgrad wird zudem kein zusätzlicher Schaltschrank benötigt. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit eignet sich die Vision Box Touch für zahlreiche Bildverarbeitungsaufgaben in unterschiedlichen Branchen.“
Auf dieser leistungsfähigen Hardware-Basis setzt die Machine-Vision-Software auf. „Sie bietet umfassende Features für die einfache Entwicklung und Bereitstellung von Bildverarbeitungsanwendungen“, erläutert Ulf Schulmeyer, Product Manager Merlic bei MVTec. „Diese Easy-to-use-Software enthält alle erforderlichen Werkzeuge für die Bildaufnahme, die Bildverarbeitung und das HMI-Design. Die Software unterstützt außerdem eine nahtlose Integration von Deep-Learning-Algorithmen, wodurch anspruchsvolle Bildverarbeitungsaufgaben effizient gelöst werden können.“ Dank der benutzerfreundlichen Oberfläche und des „grafischen Programmieransatzes“ können laut Schulmeyer selbst komplexe Anwendungen erstellt werden, ohne eine einzige Zeile Programm-Code zu schreiben.
Praxisbeispiel: Zählen mit Deep Learning
Die Möglichkeiten des Duos aus Vision Box Touch und Software veranschaulicht folgendes Beispiel: Will man die Leistung einer Maschine am Ausgang automatisch zählen, benötigt man eine in Bezug auf Geschwindigkeit und Auflösung geeignete Kamera mit einer passenden Beleuchtung, um Bilder der gefertigten Teile aufzunehmen. Die Vision Box Touch wird in der Nähe der ausgewählten Kameraposition installiert, damit der Benutzer bequem Livebilder sehen und die Anwendung mit dem Merlic-HMI bedienen kann. Die Software verarbeitet die aufgenommenen Bilder und nutzt dafür die neuesten Zählalgorithmen. Dabei ist es besonders bemerkenswert, dass die Software nur wenige Objekte „lernen“ muss, um diese dann zählen zu können. „Die Bildverarbeitung ist bereits so flexibel angelegt, dass sie selbst unterschiedlichste Produkte zählen kann, die von einer Maschine ausgegeben werden könnten. Zudem ermöglicht die Software die Definition verschiedener Benutzerebenen, beispielsweise für den Servicetechniker und den Bediener“, unterstreicht Schulmeyer.
In Anwendungen, bei denen ein Sensor die Kameraaufnahme und Beleuchtung auslösen muss, kommt der in der Vision Box Touch integrierte Real Time Communication Controller (RTCC) zum Einsatz, so Strampe: „Dieser verarbeitet logisch verknüpfte Eingangssignale in Echtzeit zu Ausgangssignalen. So kann beispielsweise aus einem Lichtschrankensignal mikrosekundengenau das Signal für die Kameraaufnahme und die Blitzbeleuchtung erzeugt werden.“
Serienmaschinenbauer als Zielkunden
Die neue Kombination eignet sich besonders für Serienmaschinenbauer, die Wert auf kurze Entwicklungszeiten legen und bereits mit Smart-Kameras vertraut sind. Sie erhalten mehr Freiheitsgrade für die Bildverarbeitung und sparen zudem den oft knappen Platz im Schaltschrank. In Bezug auf die Leistungsfähigkeit verfügt das System bei Bedarf noch über Reserven: Wachsen die Kundenanforderungen, so bietet insbesondere Merlic auf Basis der weltweit etablierten Halcon-Bibliothek viele Freiheitsgrade für mögliche Weiterentwicklungen.
„Maschinenbauer pflegen den engen Kontakt und die Kommunikation mit ihren Lieferanten“, betont Strampe. „Bringt man die umfangreichen, gebündelten Hard- und Software-Erfahrungen beider Unternehmen rund um die Bildverarbeitung mit den Ideen der Maschinenbauer zusammen, so ergibt sich daraus ein erheblicher Mehrwert gegenüber der Verwendung von Standard-Bildverarbeitungskomponenten. Die Kombination erlaubt spezifische Anpassungen dieses Bildverarbeitungssystems an die individuellen Wünsche von Serienmaschinenbauern. Das Resultat ist ein gelungenes Beispiel für den hohen Integrationsgrad professioneller Bildverarbeitungshardware, die Einfachheit der Software bei der Entwicklung von Applikationen und die Flexibilität des Maschinenbauers bei der Entwicklung von Seriensystemen. Die Kombination aus Vision Box Touch und der Software beendet somit in vielen Einsatzfällen das bisher langwierige Bildverarbeitungs-Puzzle für den Anwender.“
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