Die Industrielle Bildverarbeitung ist eine Querschnittstechnologie. Sie vereint unterschiedliche Technikdisziplinen wie Licht- und Beleuchtungstechnik, Optik, Elektronik, Informatik, Konstruktion und Automatisierungstechnik. Allesamt sind Bestandteile einer erfolgreichen Bildverarbeitungslösung.
Vision Systeme können nur dann erfolgreich im rauen industriellen Einsatz bestehen, wenn bereits bei der Entwicklung disziplinübergreifend die Komponenten Kamera, Beleuchtung, Optik, Elektronik, Mechanik und Software eng aufeinander abgestimmt werden. Hierin besteht die Schwierigkeit aber auch der Reiz.
Bi-Ber verfügt deshalb über ein hochqualifiziertes Team aus Ingenieuren und Softwareentwicklern, die teamorientiert zusammen arbeiten, um diesem Anspruch gerecht zu werden.
Die Aufgabenstellung des Kunden entscheidet dabei darüber, welche Komponenten am besten geeignet sind und eingesetzt werden. Ausgehend von unseren Erfahrungen erstellen wir jeweils das optimale Konzept und setzen dabei Komponenten von verschiedenen Partnerunternehmen ein. Dies sind insbesondere:
Aufgrund der Platzverhältnisse im Zielsystem besteht oftmals nicht die Möglichkeit, auf handelsübliche Beleuchtungen zurückzugreifen. Aus diesem Grund entwickelt und baut Bi-Ber bei Bedarf auch speziell angepasste Beleuchtungen.
So sind zum Beispiel LED-Beleuchtungen als Spot in unsere Messköpfe, aber auch als Ringlicht an Kamera-Objektiven integriert.
Als Leuchtmittel werden vorranging unterschiedliche, verschiedenfarbige, ultrahelle LED verwendet. Abgedeckt wird hierbei das gesamte Spektrum von UV bis NIR.
Bei größeren Systemen (z.B. zur Formenleerkontrolle) werden aber auch helligkeitsgeregelte Leuchtstoffröhren eingesetzt.
Links ist eine adaptive LED-Flächenleuchte zur Inspektion von Bondflächen abgebildet, bei der jede LED einzeln angesteuert werden kann, um spezielle Beleuchtungsmuster zu erzeugen.
Insbesondere bei anspruchsvollen Aufgaben spielen Optik und Beleuchtung eine Schlüsselrolle. Erst wenn die Prüfmerkmale eindeutig abgebildet werden, ist eine sichere Bildauswertung möglich. Hierbei bietet das Werkzeug Licht eine Fülle von Möglichkeiten.
Wir verfügen über ein gut ausgestattetes Labor, um in kurzer Zeit die beste Beleuchtungstechnik und Abbildungsoptik zu testen. Der Versuch ist meistens die einzige Möglichkeit, die Wechselwirkung von Licht und Werkstoffoberflächen sicher zu beurteilen.
Für unsere kompakten Messköpfe mit reflektiven Elementen wird der Strahlengang zum Beispiel am PC optimiert. Falls erforderlich, berechnen wir auch angepasste Linsensysteme. Zusammen mit der Konstruktion entstehen so feinmechanisch-optische Lösungen für den industriellen Einsatz.
Die Abbildung zeigt die Ergebnisse verschiedener Lichttechniken bei der Prüfung von Kontaktlinsen - links eine diffuse Leuchtfläche, rechts verflochtener Strahlengang von Abbildung und Beleuchtung.
Bei schwierigen Beleuchtungsverhältnissen oder unterschiedlichen Farben der Prüflinge kann z.B. durch den Einsatz von Reflektorfolie der Kontrast deutlich erhöht werden. Trotz farblicher Unterschiede sind die Prüflinge vor der Reflektorfolie mit identischem Kontrast abgebildet.
Die Software ist ein Herzstück der Bildverarbeitung - sie führt die eigentliche Messung, Prüfung und Bewertung durch und bereitet die Ergebnisse auf. Deshalb hat Bi-Ber von Anfang an konsequent auf die Entwicklung eigener Softwarekomponenten gesetzt. Das erlaubt uns vollen Zugriff auf die zugrunde liegenden Algorithmen und damit eine optimale Anpassung an Kundenwünsche und Anforderungen. Die Softwarelösungen von Bi-Ber sind 2-schichtig aufgebaut:
Enthalten einen großen Funktionsumfang und werden ständig erweitert und verfeinert:
Diese Module werden für die konkrete Kunden-Aufgabenstellung entwickelt und für die Lösung der Aufgaben optimiert. Dies geschieht in enger Abstimmung mit unseren Kunden und umfasst:
Je nach Umfang und Komplexität der Aufgabe findet die Entwicklung für PC-Systeme oder Smart Kameras statt. Die Integration der Cognex-Bibliothek VisionPro ergänzt das Software-Portfolio.
Neben optischen und mechanischen Komponenten werden unsere Bildverarbeitungssysteme durch verschiedene elektronische Baugruppen komplettiert. Das betrifft insbesondere diverse programmierbare Stromquellen, spezielle Beleuchtungssteuerungen, sowie digitale Ein-Ausgabe-Module bzw. Porterweiterungen, die in unserem Hause entwickelt und hergestellt werden.
Stromquellen werden in verschiedenen Varianten - angepasst an die jeweilige Umgebung - eingesetzt:
Das Bild zeigt eine Kamera in einem Schutzgehäuse mit integrierter Beleuchtung und Lichtsteuerung.
Zur Kommunikation mit der Anlagen-SPS werden unterschiedliche In/Out-Module, Micro-Controller-Baugruppen bzw. Port- erweiterungen eingesetzt. Diese werden entweder über die Standard-Rechner-Schnittstellen (USB, serieller Port, Parallelport) oder direkt durch die Kamera gesteuert.
Da die Industrielle Bildverarbeitung vielfältige Aufgaben in unterschiedlichsten technologischen Fertigungsstrecken lösen kann, hat Bi-Ber von Anfang an die Entwicklung von eigenen Komponenten betrieben. Die Realisierung spezieller Kundenwünsche gehört bei uns zum täglichen Geschäft - sei es bei der Integration von BV-Systemen in vorhandene Automationsanlagen als auch bei der Konstruktion ergonomisch gestalteter Handmessplätze.
Bei der Entwicklung von mechanischen Komponenten setzen wir auf aktuelle Konstruktionssoftware zur Erstellung von 3D-CAD-Modellen, Zeichnungen und STEP-Dateien. Dadurch kann schnell auf sich ändernde Systemanforderungen reagiert und ein effizienter Datenaustausch mit Kunden und Lieferanten gewährleistet werden.
Durch die Vielfältigkeit der an uns gestellten Aufgaben sind wir in der Lage, komplexe und sehr individuelle Konstruktionen zu realisieren. Parallel dazu wird jedoch der Wiederholteilgrad von Einzelteilen und Baugruppen, z.B. bei den Messköpfen, konsequent erhöht. Die Entwicklung mechanischer Komponenten kann somit im Rahmen des Gesamtsystems kostengünstig gehalten werden.
Bei Projekten sind häufig spezielle Anpassungen aufgrund individueller Kundenwünsche notwendig. Um diesen Anfragen gerecht zu werden, müssen komplexe Einzelteile gefertigt werden, weshalb wir entschieden haben, diese im 3D-Druck im eigenen Haus zu fertigen.
Als Filament-Material kommt der Kunststoff ABS zum Einsatz, der viele nützliche Eigenschaften wie Resistenz gegen Säuren, Öle, Witterung, Alterung und dauerhaft erhöhte Einsatztemperaturen bis 100°C aufweist. Darüber hinaus ist ABS überaus widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen.
Bisher umgesetzte Anwendungen sind Schutzgehäuse für Kameras, Elektronik- und Optikkomponenten, Objektivaufsätze mit Schutzscheiben, Halterungen für Kalibrierlaser oder Scheimflug-Objektive sowie Klemmungen.
Auch die bisher kostspielige Fertigung der PRISMAGIC-Gehäuse (siehe Abb. links) kann nun preiswert und schnell im 3D-Druck erfolgen.
Für den Fall, dass Schutzscheiben eingebracht werden müssen, wird der 3D-Druck des Gehäuses in definierten Momenten pausiert und eine Schutzscheibe aus PETG eingesetzt. Anschließend wird der Druck fortgesetzt und bettet somit die Scheibe fest in das Gehäuse ein.
Diese Vorgehensweise ist auch auf Muttern oder Einschubplatten mit Gewinden übertragbar. Damit ist es möglich, an beliebigen Stellen Gewinde zu platzieren, die sich auch bei häufigem Gebrauch nicht abnutzen.
Für unsere Kunden ergibt sich so eine kostengünstige Alternative bei schneller Verfügbarkeit und hoher Flexibilität. Des Weiteren wirkt sich der Wechsel von Metall zu Kunststoff positiv auf das Gewicht und weitere Eigenschaften aus.
Das Spektrum der Stützstruktur wird immer an die Anforderungen des Druckkörpers angepasst. Es reicht von großen Waben und einer hohen Genauigkeit durch eine Druckschichtdicke von 0,1 mm bis hin zu Vollmaterial bei hoch beanspruchten Klemmmontagen in einer säurehaltigen Umgebung.
