Smart Kameras: Intelligente Augen für die Verpackungsindustrie

Intelligente Kameras, die die Rechenleistung eines PC bieten und alle Bildverarbeitungsroutinen selbstständig ausführen, bieten Anwendern hervorragende Integrationsmöglichkeiten. VC-Kameras, deren Kernstück ein digitaler Signalprozessor ist, arbeiten zudem mit dem Linux-ähnlichen Betriebssystem VCRT, das Echtzeitkommunikation z. B. mit Robotern und übergeordneten Steuerungen gewährleistet. Zwei Beispiele demonstrieren die Vielseitigkeit der kompakten Smart Kameras.

Autarke Qualitätskontrolle

Eine von Pharmacontrol Electronic (PCE) entwickelte Produktkontrollkamera, die auf intelligenten VC-Kameras basiert, ist speziell für den Einsatz in Pharma-Anwendungen konzipiert. Der Kamerakopf sowie Beleuchtung, Optik und CCD-Sensor sind in einem GMP-gerechten IP54-Gehäuse untergebracht, das optional auch in höheren Schutzarten verfügbar ist. Mit Abmessungen von lediglich 60 x 40 x 61 mm kann der Kamerakopf auch unter beengten Platzverhältnissen installiert werden. Abgesetzt davon beherbergt eine Kontrolleinheit (160 x 60 x 80 mm) die Auswerteelektronik.

Das Produktkontrollsystem kann selbst anspruchsvolle Aufgaben schnell bewältigen. Es ist auf die Erkennung bestimmter Merkmale sowie die Überprüfung von Anwesenheit oder Position bei Packmitteln und Produkten ausgelegt – fehlerhafte Verpackungen, mangelhafte Kennzeichnungen, verwechselte oder vermischte Produkte bzw. beschädigte Packmaterialien lassen sich so aussondern. Das System kann die Anwesenheit von bis zu 12 und die Position von maximal 18 Merkmalen kontrollieren; je Bild stehen also 30 Messfenster zur Verfügung. Dabei erreicht es eine Messgenauigkeit von 0,2 mm und benötigt eine Auswertezeit von 5 ms je Fenster – die maximale Prüfgeschwindigkeit liegt bei 600 Objekten in der Minute.

Kamera schneidet gut ab

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die automatisierte Portionierung von Lachsfilets, die die Ingenieurbüro Bernd Neumann GmbH (IBN) implementiert hat. Ziel war es, das Volumen des Fischs auf einem Förderband zu ermitteln und dann den optimalen Schnittwinkel und die optimale Scheibendicke für die Schneidevorrichtung zu berechnen. Vorgegeben sind dabei die gewünschte Scheibenanzahl und das Endgewicht der Portionen, die anschließend vakuumverpackt werden.

Die Messanlage besteht im Wesentlichen aus einer in einem Winkel von 45° zum Förderband montierten intelligenten VC-Kamera und einem Struc- tured Light Laser. Der Laser dient zur Beleuchtung und zur Gewinnung von 3D-Informationen für die Volumenermittlung. Er projiziert eine Lichtlinie auf das zu vermessende Lachsfilet, die von der Kamera erfasst wird.

Über ihren Triggereingang empfängt die Kamera in 5-mm-Abständen Signale von einem Winkelcodierer. Anhand der aufgenommenen Bilder und der bekannten Geometrie zwischen Lichtprojektor und Kamera ermittelt sie dann Profilhöhe und Volumen des Fischs. Da das spezifische Gewicht der Lachsfilets bekannt ist, lassen sich Scheibendicke und Neigungswinkel der Schneide genau berechnen, die für eine exakte Scheibenanzahl bei optimalem Gewicht je Scheibe erforderlich sind.

3D-Daten im Miniaturformat

Mit der VC nano 3D hat Vision Components seit kurzem auch ein kompaktes Machine Vision-System im Programm, das sich frei für 3D- und 2D-Prüfaufgaben parametrieren lässt und somit eine kosteneffiziente Lösung für verschiedenste Anwendungen bietet. Das Gehäuse mit Abmessungen von lediglich 140 x 70 x 35 mm beinhaltet neben der intelligenten Kamera auch einen Linienlaser mit einer Leistung von 5 mW, der es erlaubt, anhand des Lichtschnitt-Verfahrens 3D-Bilder in Echtzeit mit einer Scanrate bis 400 Hz aufzunehmen. Die Auswertung der 3D-Bilder kann der DSP-Prozessor der Smart Kamera übernehmen (Rechenleistung von 5600 MIPS). Wie bei herkömmlichen 3D-Systemen ist aber auch die Auswertung per PC möglich. Eine 100-Mbit-Ethernetschnittstelle ermöglicht eine Livebild-Ausgabe am PC.

Martin Scharfe Vision Components GmbH www.vision-components.com