Schneller, leistungsfähiger, einfacher und kleiner – das sind die Eigenschaften, die derzeit die industrielle Bildverarbeitung beherrschen. Auf der Fachmesse Vision präsentierten die Aussteller die passenden Produkte dazu. Den Vision Award gewann eine Plattform für 3D-Technik.
Das Interesse an Systemen für die Industrielle Bildverarbeitung ist groß. Laut dem VDMA befindet sich die Bildverabeitungsindustrie in Deutschland auf einem Rekordniveau. Für 2012 verkündetete der Branchenverband einen Gesamtumsatz von 1,5 Mrd Euro. „Für 2013 erwarten wir ein weiteres Wachstum um zwei Prozent“, so Olaf Munkelt, Vorsitzender von VDMA Industrielle Bildverarbeitung.
Die Anforderungen an die Produktqualität steigen, gleichzeitig laufen die Produktionsprozesse schneller ab. Somit wächst der Bedarf an Technologien, mit denen sich die Qualität in kurzer Zeit möglichst verlässlich sichern lässt. Zudem machen sich Bildverarbeitungslösungen in neuen Anwendungsfeldern breit – dazu gehören auch nicht-industrielle Bereiche wie etwa intelligente Verkehrstechnik, der Sport oder die Medizin. Als Wachstumstreiber wirken die aktuellen Trends in der Bildverarbeitung: Standardisierung, einfache Anwendbarkeit, höhere Leistungsfähigkeit der Systeme und Miniaturisierung.
Auf der Fachmesse Vision, der Leistungsschau der Branche, zeigten sich diese Entwicklungen in konkreten Produkten. So zählten Kamerasysteme mit CMOS-Sensoren zu den Highlights der Messe. Die Technologie aus der Consumer-Welt setzt sich zunehmend gegen CCD-Sensoren durch – vor allem in Anwendungen mit großen Bildaufnahmegeschwindigkeiten und hohen Auflösungen. Eine wachsende Zahl von Anbietern setzt auf die CMOS-Technik und stellt auch Systeme mit Global-Shutter-Funktion zur Verfügung. Dabei wird das Bild nicht zeilen- oder spaltenweise, sondern mit einem Mal aufgenommen wird. Bewegte Objekte lassen sich auf diese Weise schärfer erfassen.
Zu den Herstellern, welche die Consumer-Technologie für ihre Produkte verwenden, zählt zum Beispiel Matrix Vision. „CMOS-Sensoren werden durch ihr Preisgefüge und teilweise auch durch besondere Eigenschaften wie erhöhte Frameraten bei horizontalen Bildausschnitten und High-Dynamic-Range-Eigenschaften (HDR) mittlerweile in sehr großen Stückzahlen in unseren Kameras verbaut“, berichtet Uwe, Furtner, General Manager Technik bei Matrix Vision. Vergleichbare hochauflösende CCD-Lösungen seien meist teurer und könnten nicht die Eigenschaften der CMOS-Technik bieten.
Auch Hersteller New Imaging Technologies nutzt CMOS. Der französische Anbieter mit Sitz in Verrières le Buissonist ist spezialisiert auf CMOS-Sensoren mit einem hohen dynamischen Bereich von bis zu 140 dB – aufbauend auf einer logarithmischen Technologie mit der Bezeichnung Magic. Die Technik bildet auch die Basis für die hauseigene 3D-Plattform Magic 3D, mit der New Imaging Technology den Vision Award gewonnen hat. Die Lösung kombiniert Stereoskoptechnik mit WDR-Sensortechnologie.
Zum einen lassen sich damit laut Hersteller bei allen Lichtverhältnissen Kontrastbilder aufzeichnen und nachteilige Effekte wie das Nachhängen von Bildern verhindern. Zum anderen ist das System auch bei hohen Temperaturen von bis zu 90 °C betriebsfähig.
Dank dieser Voraussetzungen könne 3D-Bildverarbeitung jetzt auch im Außenbereich zum Einsatz kommen, so Nicolas Baroan, Sales & Marketing Engineer bei New Imaging Technologies. Als Anwendungsbeispiel nennt er autonome Roboter zur Automatisierung der Ernte in der Landwirtschaft.
Mit seiner Lösung deckt New Imaging Technology gleich zwei aktuelle Trends ab. Denn neben CMOS-Sensoren ist 3D-Bildverarbeitung zur Zeit besonders gefragt. Die Technik ist mittlerweile ausgereift und wird in einer zunehmenden Anzahl von Anwendungen eingesetzt. „Der Vorteil der 3D-Bildaufnahme und -verarbeitung liegt darin, dass Merkmale und Fehler in Freiformoberflächen erfasst werden können, ohne dass Form, Farbe oder Textur der Oberfläche große Schwierigkeiten bereiten“, erklärt Tobias Henzler, 3D-Spezialist bei Stemmer Imaging. Außerdem erhalte man eine metrische Höheninformation, welche die 2D-Bildverarbeitung nicht bieten kann.
Bisher waren entsprechende Systeme jedoch komplex und teuer. Die Vision hat jedoch gezeigt, dass diese Einstiegshürden kleiner werden. Die Aussteller zeigten unter anderem kostengünstige und einfach zu bedienende Systeme. „Inzwischen existieren Software-Lösungen, die eine einfache Handhabung und Konfiguration von 3D-Lösungen erlauben“, sagt Peter Stiefenhöfer, Marketing-Leiter bei Stemmer Imaging.
Wenn die Systeme leistungsfähiger und die Anwendungen anspruchsvoller werden, sind schnelle Übertragungstechnologien für den Transport der großen Datenmengen zwischen Kamera und Computer notwendig. Daher wächst die Bedeutung von Schnittstellen. Die Hochgeschwindigkeits-Standards CoaXPress- sowie CameraLink-HS müssen sich erst noch etablieren. Trotzdem wurden auf der Vision erste entsprechende Geräte gezeigt.
Auch Kameras, die den neuen Standard USB3 Vision unterstützen, sind bereits verfügbar. Durch die Kopplung hoher Frameraten mit hoher Kameraauflösung erlaubt die Schnittstellentechnik deutlich größere Bandbreiten.
Bildverarbeitungssysteme werden aber nicht nur leistungsfähiger und nutzerfreundlicher. Sie werden auch kleiner. Die Baugröße der Kameras schrumpft kontinuierlich. Beispiel dafür ist die miniMML von Schott mit einer Höhe von 15 mm. Laut Hersteller ist sie das weltweit kleinste telezentrische Linsen-Inspektionssystem für Machine Vision.
Markus Strehlitz Journalist in Mannheim
Kauflust der Vision-Besucher
Mehr als 7000 Besucher kamen vom 6. bis 8. November auf die Stuttgarter
Fachmesse Vision, die zum 25. Mal stattfand. Die ungebrochen große Nachfrage nach Bildverabeitungssystemen zeigt sich auch bei den Vision-Besuchern. 87 % kamen mit Investitions- und/oder Kaufabsichten. 2011 waren es 85 %. Interessiert haben sie sich vor allem für Komponenten und Anwendungen der Bildverarbeitung. Gestiegen ist das Interesse an entsprechenden Technologien vor allem im Maschinenbau. 19 % der Besucher kamen aus dieser Industrie (2011: 15 %).
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