Schneller und effizienter zur Machine Vision Anwendung

Konfigurieren statt Programmieren

  • In vier Schritten zur kompletten Machine Vision Konfiguration
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Bei der Programmierung industrieller Bilderkennungs- und Verarbeitungslösungen sind die Anforderungen bezüglich Kameravarianten, Zusatzfunktionen und Schnittstellenhandling so in die Breite gegangen, dass die Einfachheit der Bedienung bei der Entwicklung komplexer Aufgabenstellungen zu einem entscheidenden Zeit- und Kostenfaktor wird.

 

 „Im Bereich der computergestützten Bilderkennungsverfahren hat die Bandbreite der Verfahren und ihrer Verknüpfung mit dem gesamten Prozessumfeld in den letzten Jahren rasant zugenommen“, weiß Tobias Lüssi, Geschäftsführer von Compar. Dementsprechend stieg auch der Aufwand für die Anpassung der Software, z.B. bei einem Wechsel des Kamerasystems, bei der Anbindung zusätzlicher Sensorik bzw. Aktuatoren oder bei der Verknüpfung mit übergeordneten IT-Strukturen wie Datenbanken. Die unzureichende Flexibilität und Effizienz der Softwaresysteme, die für die Programmierung solcher Bilderkennungs- und Verarbeitungsverfahren zum Einsatz kamen, wurde dadurch mehr und mehr zum Flaschenhals. Der benötigte Zeit- und Kostenaufwand war nicht mehr vertretbar.

 

Von der Programmierung zur Konfiguration

„Bei der neuen Version 5 unserer Software Vision Expert steht deshalb die schnelle, einfache Handhabung für den Anwender im Vordergrund“, ergänzt Lüssi. Während in den Anfangszeiten bei der Entwicklung solcher Anwendungen noch klassischer Programmcode geschrieben wurde, ist dies bei der neuen Fassung weder erforderlich noch möglich. Das neue System besteht nur noch aus Modulen und Bibliotheken. Neu ist die Erweiterung von bisher zwei Ebenen – Vision-Teil und Ablaufsteuerung – um ein leistungsfähiges Graphical User Interface (GUI). Mit dessen Hilfe klickt sich der Anwender die gewünschten Funktionen und Verknüpfungen einfach per Drag & Drop zusammen. Dank dieser einfachen Bedienbarkeit lässt sich die jeweils gewünschte Konfiguration schnell und zielgerichtet zusammenstellen. Dies ist nicht nur für die eigenen Entwickler, sondern auch für Systemintegratoren sowie entsprechend erfahrene Anwender wie z.B. OEMs eine erhebliche Erleichterung. Zu diesen zählen ja auch Mitarbeiter von Universitäten und Forschungseinrichtungen mit ganz anderen Ausbildungsschwerpunkten wie Physik, Werkstoffwissenschaften oder Medizin.

Die erforderliche Anpassung an die tatsächlich verwendete Peripherie-Hardware erfolgt durch Auswahl des Modells aus entsprechenden Bibliotheken. Damit kann man eine solche Konfiguration auch auf einfache Weise anpassen, wenn eine Peripherie wie z.B. Kamera oder Kommunikations-Device durch ein anderes Modell ersetzt wird. Auch Schnittstellen wie z.B. Sensoren oder IT-Kommunikationsports, Aktuatoren und selbst komplexe Prozesseinheiten wie SPS-Steuerungen oder Roboter können auf diese Weise am Bildschirm durch Zusammenführen per Mausklick eingebunden werden. Das erhöht die Effizienz und Produktivität der Mitarbeiter in erheblichem Masse.

 

Mehrwert durch bessere Prozessintegration

„Ein wichtiger Aspekt ist hierbei der Mehrwert, der durch die erleichterte Integration verschiedener Prozessschritte ermöglicht wird“, so der Geschäftsführer weiter. Als Fallbeispiel könne man einen Beschriftungslaser für flache Bauteile heranziehen. Diesem werden unterschiedliche Teile in chaotischer Reihenfolge, Positionierung und Ausrichtung lose auf einem Band zugeführt. Ihre Ausrichtung wird mithilfe eines Kamerasystems ermittelt. Dabei können neue oder geänderte Geometrievorgaben mitsamt den Toleranzen online direkt aus den CAD-Darstellungen der Konstruktionsabteilung übernommen und mit den Ist-Werten abgeglichen werden. Bei Gut-Teilen werden die Informationen dann an den Laser übergeben, der bei der Beschriftung die Bauteillage berücksichtigt. Unmittelbar danach kann die Beschriftung eingelesen und ihre Qualität geprüft werden. Nicht IO-Teile – einschließlich solcher, deren Geometrie nicht mit den Vorgaben übereinstimmt - werden mithilfe geeigneter Aktuatoren anschließend sofort aussortiert und die erforderlichen Qualitätsinformationen in die entsprechenden Datenbanken eingespeist. Dies ermöglicht den Leitungsebenen völlige Transparenz über das Geschehen auf Produktionsebene sowie die Fähigkeit zu unmittelbarer Reaktion auf Störungen oder Qualitätsabweichungen. Durch Anbindung an globale Netze und Datenbanken spielt der konkrete Standort der Produktionsstätte dabei keine Rolle.

 

Einbindung herstellerspezifischer Bibliotheken

Bei der Entwicklung von Vision Expert 5 wurde besonderer Wert auf Schnittstellen sowie die Integration von Datenbanken und Funktionsbibliotheken externer Anbieter gelegt. Hierzu gehört die Computer Vision Library (CVL) von Cognex, einem der führenden Hersteller intelligenter Kamerasysteme für industrielle Anwendungen. Auch stehen dem Anwender z.B. die von Cognex für die Druckbildanalyse entwickelten Algorithmen sowie weitere komplette Machine Vision Lösungen wie die VisionPro-Pakete zur Verfügung. Als Bibliotheken sind beispielsweise auch Halcon, Euresys und Vidi sowie Software von weiteren Marktteilnehmern einbindbar. Zudem ist das System um entsprechende Funktionalitäten erweiterbar. Diese jederzeit erweiterbaren Supportmöglichkeiten sollen dazu beitragen, dass die Anwender Bildverarbeitungslösungen nicht als komplexe „Geheimwissenschaft“ nur für Spezialisten wahrnehmen, sondern als handhabbares Werkzeug für ihre eigene praktische Arbeit empfinden.

 

Eignung für die Medizintechnik und Pharma

„Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist die Eignung unserer Software für hoch abgesicherte Anwendungen wie in der Medizintechnik und der Pharmazie“, erläutert Lüssi. Deshalb entspricht die Software der FDA Vorgabe 21 CFR Part 11. Die Software unterstützt ebenfalls das Projektvorgehen nach den Richtlinien der sogenannten Good Automated Manufacturing Practice Direktiven (GAMP). Hier spielt beispielsweise die lückenlose Dokumentation jeglicher Eingaben und Änderungen, das sogenannte Parameter Tracking und Traceability, eine wesentliche Rolle, damit man Abweichungen und ihre Ursachen selbst nach Jahren noch zurückverfolgen kann. Aus diesem Grund ist der Zugang zum Programm erst nach Eingabe eines individuellen Zugangscodes möglich und jegliche Eingaben werden in einem nicht mehr änderbaren Logfile gespeichert. Im Programm wird auch das sogenannte Secure Track & Trace, das in Europa ab 2017 vorgeschrieben ist, bereits berücksichtigt. Vorgesehen ist hierbei, dass jedes Produkt bzw. Teil eines Produkts unmittelbar in der Produktion mit einem individuellen Identifizierungscode versehen wird, der dann zur Verifizierung zurückgelesen wird. In diesem Zusammenhang ist auch von Bedeutung, dass Anwendungen nicht per Software-Code programmiert, sondern wie eine Blackbox aus fertigen, nicht modifizierbaren Modulen konfiguriert werden und deshalb eine hohe Validierungsstufe erreichen.

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