Objekte in einem Bild zu zählen ist eine Standardfunktion in der industriellen Bildverarbeitung, die alle auf dem Markt angebotenen Vision-Systeme beherrschen. Voraussetzung für ein fehlerfreies Zählergebnis ist, dass die zu zählenden Objekte vereinzelt vorliegen, um eine zuverlässige Merkmalserkennung zu ermöglichen. Die Auswertung kann zum Beispiel mittels Muster- oder Konturerkennung erfolgen, auch eine Farberkennung kommt in Frage. Das entscheidende Auswahlkriterium für ein Vision-System ist allerdings nicht die reine Zählfunktion, sondern vielmehr, welche Auswertungen das System darüber hinaus übernehmen kann. Denn erst durch die Parallelauswertung weiterer Objektmerkmale wird der Einsatz eines Vision-Systems im Vergleich zu einem einfachen schaltenden Sensor zu einer wirtschaftlich sinnvollen Option. So kann neben der reinen Anwesenheitskontrolle als Basis für die Zählung die Position der Objekte ermittelt, ein auf dem Objekt aufgebrachter Code gelesen oder eine Qualitätsprüfung anhand bestimmter Merkmale durchgeführt werden. Je nach Komplexität der Aufgabe kommen dabei ein anwendungsspezifisch vorkonfigurierter Vision-Sensor oder ein frei programmierbares Vision-System zum Einsatz. Beispiel 1: Zählen plus Drehlagenerkennung und Vermessung Vereinzelte Schrauben auf einem Band oder in einer Schüttung werden identifiziert und zusätzlich auf ihre Drehlage überprüft (Bild 1). Die Drehlage von Objekten ist häufig von Belang, da diese in manchen Greifapplikationen nur in bestimmten Orientierungen (z.B. in einem Winkelbereich von ±45°) aufgenommen werden können. Je nach Konfiguration des Systems kann die Gesamtzahl der Schrauben oder die Anzahl der Schrauben, die im gewünschten Winkelbereich liegen, ermittelt werden. Als weitere Auswertung parallel zur Drehlagenerkennung lässt sich darüber hinaus eine Vermessung der Schrauben und so z.B. eine Prüfung auf Maßhaltigkeit oder eine Größensortierung durchführen. Die einfache Positionsermittlung und Drehlagenerkennung wäre mit einem vorkonfigurierten Vision-Objektsensor ebenfalls machbar gewesen, die zusätzliche Vermessung erforderte allerdings den Einsatz eines vielseitigeren Systems. Zum Einsatz kam daher das frei programmierbare Vision-System Eyesight von Sensopart. Sowohl für die Drehlagenerkennung als auch für die Vermessung stehen in Eyesight entsprechende Funktionen in einer grafischen Programmbibliothek zur Verfügung, sodass die Konfiguration des Systems einfach per Drag&Drop erfolgen kann (Bild 2). Abhängig von den Daten, die für die nachfolgenden Prozesse zur Verfügung gestellt werden müssen, lässt sich das Protokoll für die Datenkommunikation entsprechend zusammenstellen. Neben der reinen Datenausgabe (x-/y-Koordinaten der Objekte, Drehwinkel und Anzahl der im Bild gefundenen Objekte) können auch weitere für die Anwendung relevante Daten bereitgestellt werden. So lassen sich u.a. auch der erkannte Schraubentyp und das Vorhandensein einer Unterlegscheibe im Datenstring entsprechend abbilden. Mit der realisierten Lösung können alle im Bild vorhandenen Objekte mit einer einzigen Auswertung erkannt werden, sodass im Prozess wichtige Zykluszeit eingespart wird. Aufgrund der Möglichkeit, weitere für den Anwender relevante Kriterien schon bei der Positionsermittlung abzufragen, entfallen diese Prüfungen zu einem späteren Zeitpunkt, was wiederum Zykluszeit einspart. Beispiel 2: Zählen plus Qualitätskontrolle Auf einem Förderband angelieferte Kekse werden identifiziert, gleichzeitig wird anhand ihrer Farbe eine Qualitätsprüfung sowie eine Zählung der Gut- und Schlechtprüfungen vorgenommen (Bild 2). Anschließend werden die positiv geprüften Kekse mittels Pick&Place in die Verpackungen eingebracht bzw. fehlerhafte Produkte aussortiert. Auch für diese Anwendung kommt Sensoparts Vision-System Eyesight zum Einsatz. Eyesight bietet die Möglichkeit, neben der reinen Farberkennung zusätzlich die Koordinaten für das spätere Handling zu ermitteln. Durch diese parallele Überprüfung von Farbe und Form müssen beschädigte Kekse gar nicht erst gegriffen werden. Auf dieselbe Weise lassen sich auch deformierte Kekse, die nicht in die spätere Verpackung passen würden, bereits vorab aussortieren. Aufgrund der gezählten Ergebnisse der Gut- und Schlechtprüfungen ist zudem schon vor dem eigentlichen Greifen bekannt, ob weitere Kekse zugeführt werden müssen, um die Verpackung komplett befüllen zu können. Im Ergebnis stellt Eyesight durch die Kombination von Farberkennung, verschiedenen Messwerkzeugen und einer Positionsbestimmung eine parallel arbeitende Komplettlösung für mehrere Anforderungen dar, die mit einem einzigen Vision-System gelöst werden können (Bild 2). Beispiel 3: Zählen plus Multi-Code-Auswertung Für medizinische Screening-Anwendungen werden unterschiedliche Proben in kleine Töpfchen von 6mm Durchmesser in der im Bild 4 gezeigten Anordnung von etwa 8x12cm2 Größe eingebracht. Dabei wird, den Vorgaben in der pharmazeutischen Industrie entsprechend, eine eindeutige Identifikation und Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Probe verlangt. Um jede Probe dem korrekten Töpfchen zuzuordnen, wertet ein Codereader von Sensopart vor der Befüllung den auf dem Boden eines jeden Töpfchens aufgebrachten Datamatrix-Code aus. Der Sensor kann mehrere Codes parallel mit einer Bildaufnahme auswerten, wodurch ein hoher Durchsatz von 100 Probenträgern mit je 12 Töpfchen pro Minute ermöglicht wird. Da der Sensopart-Codereader auch Qualitätsparameter nach ISO- und AIM-Standard auswerten kann, lässt sich parallel zur Identifikation der Töpfchen auch die Qualität der aufgebrachten Codes im Prozess prüfen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Codes auch in späteren Prozessschritten noch sicher lesbar sind. Mit Hilfe der zusätzlich vorhandenen Werkzeuge (Detektoren) im Codereader können auch Merkmale außerhalb des Codes erkannt, also beispielsweise eine Positionsbestimmung vorgenommen werden. Entscheidend für die Wahl des Codereaders für die vorliegende Anwendung war allerdings die Möglichkeit, mehrere Datamatrix-Codes parallel in einem Bild zu lesen und auszuwerten, was den verlangten hohen Durchsatz an Probenträgern ermöglicht.
SensoPart Industriesensorik GmbH
