Ein Drehtisch wird häufig auf Machine-Vision-Messen und bei Demonstrationen eingesetzt. Dafür gibt es einen guten Grund. Werden mehrere Produkte auf der Drehscheibe montiert, kann eine Inspektion kontinuierlich laufen, ohne dass dafür ein komplettes Förderband benötigt wird. Gutteile und Schlechtteile passieren die Kamera immer wieder. So lässt sich schnell zeigen, was die Applikation prüft und mit welcher Geschwindigkeit die Inspektion arbeitet.
Wir nutzen Drehtische ebenfalls auf Messen, in der Praxis aber noch häufiger bei der Entwicklung und beim Testen von Machine-Vision-Applikationen. Besonders praktisch ist ein solcher Aufbau, wenn die Kommunikation mit einer SPS getestet, eine Applikation bei Produktionsgeschwindigkeit geprüft oder ein System für einen FAT vorbereitet werden soll.
Testen, bevor die Produktionslinie verfügbar ist
Eine Machine-Vision-Applikation besteht aus mehr als nur einer Kamera und Bildverarbeitungssoftware. Die Kamera muss zum richtigen Zeitpunkt getriggert werden, das Bild muss scharf sein, die Verarbeitung muss innerhalb der verfügbaren Zykluszeit erfolgen und anschließend muss das Inspektionsergebnis korrekt an die SPS übertragen werden.
Während der Entwicklung steht die endgültige Produktionslinie häufig noch nicht zur Verfügung. Trotzdem lässt sich ein großer Teil dieser Kette bereits im Vorfeld testen.
Mit einem Drehtisch können Produkte kontinuierlich an derselben Inspektionsposition vorbeigeführt werden. Die Geschwindigkeit lässt sich verändern. Dadurch kann nicht nur geprüft werden, ob die Inspektion grundsätzlich funktioniert, sondern auch, ob sie bei der späteren Produktionsgeschwindigkeit zuverlässig arbeitet.
Besonders interessant ist das beim Test der SPS-Kommunikation. Bei niedriger Geschwindigkeit scheint fast jede Kommunikationssequenz problemlos zu funktionieren. Timing-Probleme werden häufig erst sichtbar, wenn die Produkte schneller aufeinander folgen. Ein Trigger kann zu früh oder zu spät kommen, ein Inspektionsergebnis steht möglicherweise noch nicht zur Verfügung oder das Gut-/Schlecht-Signal passt zeitlich nicht mehr sauber in den verfügbaren Zyklus.
Mit einem Drehtisch können wir solche Situationen kontinuierlich wiederholen, ohne die Produkte jedes Mal von Hand vor die Kamera legen zu müssen. Die Geschwindigkeit lässt sich schrittweise erhöhen und wir können beobachten, wie Kamera, Software und SPS im Zusammenspiel reagieren.
Bei der Inspektionsgeschwindigkeit zählt mehr als nur die Verarbeitungszeit
Beim Testen der Inspektionsgeschwindigkeit wird häufig zuerst auf die Verarbeitungszeit der Vision-Software geschaut. Diese ist natürlich wichtig, aber sie ist nur ein Teil der gesamten Applikation.
Das Produkt bewegt sich während der Bildaufnahme. Deshalb muss die Belichtungszeit kurz genug sein, um ein scharfes Bild aufzunehmen. Gleichzeitig muss die Machine-Vision-Beleuchtung genügend Licht liefern, damit auch bei der kürzeren Belichtungszeit ausreichend Kontrast vorhanden ist.
Durch eine schrittweise Erhöhung der Drehtischgeschwindigkeit lässt sich feststellen, wo die praktische Grenze der Applikation liegt. Dabei geht es nicht nur um die Software, sondern um das Zusammenspiel von Kamera, Beleuchtung, Triggerung und Kommunikation.
Bei einem gut ausgelegten Aufbau bleibt das Bild auch bei höheren Geschwindigkeiten scharf und kontrastreich, ohne dass Bewegungsunschärfe oder Pixel Smear die Inspektion beeinflussen. Gleichzeitig muss noch genügend Zeit für die Bildverarbeitung und die Übertragung des Ergebnisses vorhanden sein.
Diese Zusammenhänge lassen sich mit ausschließlich stillstehenden Produkten nur schwer realistisch beurteilen. In unserem Artikel über Bewegungsunschärfe, Belichtungszeit und Pixel Smear gehen wir ausführlicher auf den Zusammenhang zwischen Produktgeschwindigkeit, Pixelauflösung, Belichtungszeit und Strobe-Beleuchtung ein.
Ein praktischer Aufbau für den FAT
Für Maschinenbauer und Systemintegratoren kann derselbe Aufbau auch während eines Factory Acceptance Tests (FAT) eingesetzt werden.
Wenn ein Vision-System abgenommen werden soll, bevor es in die endgültige Maschine eingebaut ist, fehlt häufig die reale Produktbewegung. Mit einem Drehtisch kann ein wichtiger Teil dieser Betriebsbedingungen bereits simuliert werden.
Muss eine Applikation beispielsweise eine bestimmte Produktgeschwindigkeit erreichen, können repräsentative Produkte auf dem Drehtisch montiert und mit dieser Geschwindigkeit an der Kamera vorbeigeführt werden. Wir testen dabei lieber nicht genau an der geforderten Grenze, sondern beispielsweise auch mit einer um etwa zehn Prozent höheren Geschwindigkeit.
Damit lässt sich zeigen, dass die Applikation noch eine gewisse Reserve besitzt.
Während eines solchen Tests wird direkt sichtbar, ob die Kamera bei dieser Geschwindigkeit weiterhin ein scharfes Bild liefert, ob die Beleuchtung genügend Kontrast erzeugt und ob die Inspektion innerhalb der verfügbaren Zykluszeit bleibt. Ist zusätzlich die SPS angeschlossen, kann gleichzeitig geprüft werden, ob Gut- und Schlechtteile auch bei dieser Geschwindigkeit korrekt verarbeitet werden.
Ein Drehtisch ersetzt natürlich nicht jeden Test an der späteren Maschine. Ein reales Förderband kann andere Vibrationen, Produktpositionen oder Bewegungen verursachen. Ein großer Teil der Vision-Software, Triggerung und Kommunikation kann jedoch bereits geprüft werden, bevor das System an der Produktionslinie installiert wird.
So lassen sich viele Probleme bereits vor der eigentlichen Inbetriebnahme erkennen.
Auch für praktische Machine-Vision-Schulungen
Dasselbe Prinzip nutzen wir auch in unserer Machine Vision Academy und bei unseren praktischen Hands-on-Schulungen.
Solange ein Produkt stillsteht, bleiben Themen wie Belichtungszeit und Bewegungsunschärfe relativ theoretisch. Sobald sich das Produkt tatsächlich bewegt, wird der Einfluss der verschiedenen Einstellungen direkt sichtbar.
Die Teilnehmer können beispielsweise zunächst eine Inspektion bei niedriger Geschwindigkeit aufbauen und anschließend die Drehzahl schrittweise erhöhen. Irgendwann wird sichtbar, dass die Belichtungszeit zu lang ist, mehr Licht benötigt wird oder die Verarbeitungszeit zum begrenzenden Faktor wird.
Anschließend kann auch eine SPS in den Aufbau integriert werden. So entsteht Schritt für Schritt eine kleine, aber realistische Machine-Vision-Applikation, bei der Kamera, Beleuchtung, Triggerung, Software und Maschinensteuerung zusammenarbeiten müssen.
Genau darin liegt für uns der Mehrwert eines solchen Testaufbaus. Es geht nicht nur darum, ob ein Vision-Tool das richtige Ergebnis liefert, sondern darum, die komplette Applikation zu testen und zu verstehen. Diesen praktischen Ansatz nutzen wir beispielsweise auch bei unserem 2D-Machine-Vision-Applikationstraining vor Ort.
Unser Tabletop-Drehtisch für Machine Vision
Da wir diese Art von Aufbau regelmäßig nutzen, haben wir unseren Tabletop-Drehtisch speziell für Machine-Vision-Anwendungen weiterentwickelt.
Der Aufbau kann mit einer oder zwei Smart-Kameras sowie mit industriellen GigE- oder USB-Kameras eingesetzt werden. Eine interne 24-VDC-Stromversorgung, ein Triggersensor, ein Netzwerkswitch und der Motorcontroller sind bereits integriert.
Auf der Drehscheibe stehen sechzehn Positionen zur Verfügung, an denen Produkte oder Prüfteile befestigt werden können. Dadurch können beispielsweise unterschiedliche Gut- und Schlechtteile innerhalb eines kontinuierlichen Prüfzyklus getestet werden.
Für eine Messedemonstration ist das praktisch, für uns liegt der größte Nutzen jedoch in Entwicklung und Test. Wir können eine Applikation aufbauen, bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen lassen, die Kommunikation mit einer SPS prüfen und bereits einen großen Teil der Tests durchführen, bevor die eigentliche Produktionslinie verfügbar ist.
Damit ist der Drehtisch für uns weniger ein reines Demonstrationsmittel, sondern vielmehr ein praktisches Werkzeug für die Entwicklung und das Testen von Machine-Vision-Applikationen.
Ein kompakter Drehtisch für Machine-Vision-Tests und Demonstrationen
Der Tabletop-Drehtisch ist auch für Maschinenbauer, Systemintegratoren, OEMs und andere Ingenieure erhältlich, die eigene Machine-Vision-Applikationen entwickeln, testen oder demonstrieren möchten.
Sie möchten mehr über die Ausführung und die technischen Möglichkeiten erfahren? Kontaktieren Sie uns.
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