Intelligente Industriekamera

Intelligente Kameras nehmen nicht nur Bilder auf, sondern können diese auch selber verarbeiten und so wichtige Bildinformationen direkt erkennen.

Kameras, die einfach konfiguriert, programmiert und erweitert werden können, weisen ein breites Einsatzgebiet auf. Dank der hohen Anpassungsfähigkeit kann der Endnutzer eine solche Kamera beispielsweise für die Qualitätsprüfung in Flaschenabfüllanlagen einsetzen und so Füllstand und Etikette der Flasche überprüfen. Weitere Anwendungsbeispiele sind das schnelle Aussortieren von Holzbrettern in einer Grosssägerei anhand von Qualitätsmerkmalen wie tolerierbarer Astgrösse oder die Erkennung von Autonummern in der Verkehrsüberwachung. In all diesen Anwendungen werden von der eingesetzten Kamera die Bilder aufgenommen und direkt verarbeitet. So kann die Sortieranlage direkt angesteuert werden und für die Bildauswertung sind keine zusätzlichen Rechner mehr nötig. Dies vereinfacht nicht nur die Installation, sondern kann auch die Produktkosten senken.

Für die echtzeitfähige Ansteuerung von Bildsensor und die Vorverarbeitung der ausgelesenen Bilddaten kommen digitale Schaltungen in Form von FPGAs zum Einsatz. Sie stellen zum Beispiel sicher, dass in effizienten Produktionsanlagen mit hohen Förderband-Geschwindigkeiten alle Produkte rechtzeitig überprüft werden und keine unerwünschten Latenzen entstehen. Ein Prozessor oder DSP (Digital Signal Processor) übernimmt nicht nur die allgemeine Kontrolle der Kamera und steuert die involvierten Komponenten, sondern erlaubt auch die Implementation benutzerspezifischer Funktionalität. Dabei erleichtert die Bereitstellung einer Programmierschnittstelle (API, Application Programming Interface) dem Programmierer die Kameraansteuerung und das Bildmanagement. Die Unterstützung von gängigen Software-Bibliotheken für die Bildverarbeitung wie OpenCV begünstigt die Entwicklung von eigenen Anwendungen weiter.

Um bei schnellen Prozessen keine Bild zu verlieren, müssen Industriekameras sehr hohe Bildraten von mehreren hundert Bilder pro Sekunde unterstützen und die dabei anfallenden Daten in Echtzeit verarbeiten können. Ein zu langsames Auswerten von Bildern, das Verpassen eines Ereignisses oder das zu späte Ansteuern der Anlage kann fatale Folgen haben und zu Produktionsausfällen oder gar Personenschaden führen. Um das hierfür benötigte Echtzeitverhalten zu garantieren, ausgereifte Architekturkonzepte und Implementierungen vonnöten.

Anwendungsspezifische Lichtverhältnisse und Anforderungen an Bildqualität erfordern den Einsatz unterschiedlicher Bildsensoren. Hierfür kann die Entwicklung und Wartung von Kameras durch ein modulares und erweiterbares Konzept für die Integration verschiedener CMOS und CCD Bildsensoren unterstützt und ermöglicht werden. Die vereinheitlichte Ansteuerung der Kamera vereinfacht zudem die Programmierung für den Endbenutzer.