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DER KONSTRUKTEUR 9/2019

DER KONSTRUKTEUR 9/2019

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK SCHRÄGE ANSICHTEN KORRIGIEREN Autor: Michael Steinicke, Produktmanager, Vision Competence Center, Baumer, Radeberg PRODUKTE UND ANWENDUNGEN In der industriellen Bildverarbeitung werden bei wenig Bauraum oft Weitwinkelobjektive eingesetzt. Durch die damit einhergehende Verzerrung sehen Objekte aber erst einmal krumm und damit fehlerhaft aus. Hier kann eine Echtzeitkorrektur helfen. Bildverarbeitung in der Industrie zielt darauf ab, Aussagen über die Qualität des Objektes zu treffen oder Position und Orientierung an ein Handling-System zu übermitteln. Ein verzerrtes bzw. verzeichnetes Objekt ist deshalb zur genauen Ergebnisfindung häufig weniger geeignet. Bei Pick-and-Place- Applikationen funktioniert eine exakte Roboterpositionierung ohne Korrekturmaßnahmen gar nicht. Dank einer Echtzeitkorrektur für Verzeichnung, Shading und perspektivische Verzerrung bietet Baumer für die Verisens Vision Sensoren nun einen cleveren und einfachen Weg zur exakten Bildauswertung. Die korrigierten Bilder sehen dann wie aus der Vogelperspektive aufgenommen aus. MATHEMATISCHE FEHLERKORREKTUR Eine einfache Methode ist, nicht das Bild, sondern ausschließlich die Koordinaten zu korrigieren, nachdem diese durch eine Kalibrierung eingelernt wurden. Das Problem dabei: Menschen nehmen ungefähr 80 % der Informationen über die Augen auf. Eine Applikation an einem verzerrten Bild einzurichten und diesen Zustand später als Visualisierung zu nutzen, bleibt eine Herausforderung mit Fehlerpotential. Einfachheit und gute Bedienbarkeit sind gerade im komplexen Bereich der Bildverarbeitung entscheidend. Die optimale Lösung ist deshalb, das gesamte Bild mittels Kalibrierung, mathematischer Verfahren und hoher Rechenleistung vollständig zu entzerren. Wie ist das möglich? Kennt man das ideale Bild, kann man anhand des durch den Vision Sensor „gesehenen“ Bildes und einer bekannten Vorlage die Abweichung ableiten. So kann sogar eine seitlich verzerrende Sicht, wie sie bei schräger Montage auftreten kann, genauso wie die Verzeichnung durch das Objektiv mathematisch korrigiert werden. Ausgewählte 700/800er VeriSens Modelle der XF- und XC-Serie unterstützen die Bildentzerrung in Echtzeit bereits bzw. können mit einem einfachen Software-Update nachgerüstet werden. Nach einer Bildkalibrierung mithilfe einer Kalibrierplatte kennt der Vision Sensor die Bildverhältnisse aus Einbauposition, Blickwinkel und Objektiv und korrigiert das gesamte Bild automatisch. So ähnelt es EIN ENTZERRTES BILD IST EINE OPTIMALE VORAUSSETZUNG FÜR ANSPRUCHSVOLLE MASSPRÜFUNGEN einer Vogelperspektive. Die Inspektionsaufgabe erfolgt damit auf einem „idealen“ Bild ohne störende Verzerrungen. Objekte entsprechen damit wieder dem durch den Menschen wahrgenommenen Aussehen. Das ist für den Anwender einfach und unterstützt so bei einer korrekten und schnell eingerichteten Applikation. Das Kalibrieren ist ein einfacher und strukturierter Prozess, der kein Lesen einer Dokumentation erfordert. Intelligente Algorithmen im Hintergrund prüfen permanent die Kalibrierbedingungen und geben Hinweise, wann das Teachen sinnvoll ist. Der Anwender ist nur dort gefragt, wo die Verisens Vision Sensoren weitere Informationen benötigen. EINFACHER ABGLEICH Eine schräge Montage ändert auch die Beleuchtungsverhältnisse, da ein Teil der Lichtquelle weiter entfernt vom Objekt ist. Deshalb wurde gleichzeitig eine optionale Shading-Korrektur implementiert. 50 DER KONSTRUKTEUR 9/2019

01 02 01 Mithilfe der Kalibrierplatte können in der Software Application Suite Bildverzeichnungen automatisch korrigiert und Weltkoordinaten eingerichtet werden 02 Nach der Bildkalibrierung steht ein komplett entzerrtes Bild zur Verfügung (links ohne Verzeichnungskorrektur, rechts nach Verzeichnungskorrektur) Es genügt ein weißes Blatt Papier als Vorlage, um den Algorithmus mit einem Mausklick die Idealsituation einlernen zu lassen. Im Ergebnis geht dies dann mit in die Bildkorrektur ein und reguliert die Bildhelligkeit für jeden Bildpunkt passend zur Einbausituation. Der Abgleich mit Weltkoordinaten ist eine etablierte Funktion der VeriSens Vision Sensoren. Damit können statt Pixeln beliebige Maßeinheiten verarbeitet werden. Das unterstützt Anwendungen wie Maßprüfung und Pick-and-Place, bei denen die Denkweise in Pixeln oft nicht genügt. Das Einlernen der Weltkoordinaten profitiert von der Bildstruktur der Kalibrierplatte für die Bildverzeichnung und nutzt deren quadratische Struktur für eine automatische Einrichtung. Das gelingt in gerade mal einem Augenblick. EXAKTE BILDAUSWERTUNGEN Einflüsse der perspektivischen Lage des Objektes können zusätzlich zur Objektivverzeichnung reduziert werden. Erleichtert werden auch Anwesenheits- und Vollständigkeitsprüfungen, bei denen der Vision Sensor oft schrägt montiert werden muss, um Spiegelungen zu vermeiden oder den Zugriff zu erleichtern. Dank der Bildentzerrung hat dies keinen Einfluss mehr auf die Aufnahme und Prüfung von Objekten und Aufdrucken. Nutzen Roboter zur Orientierung die Bildverarbeitung, kommt zum Roboter- Koordinatensystem, das naturgemäß unverzerrt ist, das Koordinatensystem der Bildverarbeitung dazu. Ist dieses entzerrt, passend skaliert und auf Ursprung und Orientierung adaptiert, können dem Roboter direkte Positionen der Objekte übermittelt werden. Visuell gibt es dabei keinerlei Abweichungen zwischen Bild und Roboterorientierung. Bei fest installiertem Vision Sensor über dem Roboter ist die Bildverarbeitung dem Roboter möglicherweise bei Pick-and-Place-Anwendungen im Weg. Eine schräge Installation löst das Problem unter Zuhilfenahme der Entzerrung. VeriSens Vision Sensoren sind dabei in der Lage, mehrere Objekte gleichzeitig zu erfassen und dem Roboter intelligenten Input zu geben. Dabei ist beides, die optimale Anordnung der Objekte als auch die Berücksichtigung ungewünschter Teileüberlagerungen, möglich. Bilder: romensky/Fotolia, Baumer www.baumer.com mit über 11.000 Mitgliedsunternehmen vertreten wir den türkischen Maschinenbau. 5TOP Die5wichtigsten Produktgruppen des türkischen Maschinenbaus sind: Klima-und Kühlaggregate, Motorenund Komponenten, Wasch-und Trockenmaschinen, Bau-und Bergbaumaschinen, Pumpen-und Kompressoren. www.turkishmachinery.com Hall 4 Stand 4024 Hall 8B Stand A20 DER KONSTRUKTEUR 9/2019 51 Turkish Machinery.indd 1 08.08.2019 14:18:14

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