Als besonders beliebt in der industriellen Bildverarbeitung (IBV) gelten Standard-systeme, die einerseits flexibel einsetzbar sind, andererseits aber auch von den Anwendern einfach konfiguriert werden können. Hierzu gehören Vision Senso-ren, die in jüngster Vergangenheit geradezu ein exorbitantes Marktwachstum vorweisen können. Deshalb hat ihnen der VDMA auch vor Kurzem eine eigene Produktkategorie zugeordnet. Zuvor zählten sie zu den Smart Kameras. Obwohl eine scharfe Abgrenzung nicht immer möglich ist, unterscheiden sich Vision Sensoren von Smart Kameras hauptsächlich darin, dass sie auf bestimmte Prüf-aufgaben zugeschnitten sind, dass die Bildauflösung oft nicht ganz so hoch ist und dass bereits Optik und Beleuchtungseinheit integriert sind. Während Smart Kameras laut aktueller Branchenumfrage des Fachbereichs Industrielle Bildver-arbeitung im VDMA in 2006 einen Umsatzanstieg von 19 Prozent gegenüber dem Vorjahr vorweisen konnten, brillierten die Vision Sensoren mit einem traum-haften Wachstum von 157 Prozent.

Auf der VISION 2008, die in den vergangenen Jahren zur unentbehrlichen inter-nationalen Leitmesse der industriellen Bildverarbeitungs- und Identifikationssys-teme-Branche avanciert ist, wird im Herbst vom 4. bis 6. November das sprung-hafte Wachstum bei Vision Sensoren deutlich spürbar sein. Denn Aussteller wie Baumer, Cognex, Siemens, Vision & Control und viele andere erleben den der-zeitigen Boom: „In diesem Jahr erwarten wir bezüglich unserer Inspektionssen-soren ein Wachstum in der Größenordnung von über 100 Prozent, das sogar regional höher liegen kann“, sagt Torsten Zöller, Senior Marketing Manager Eu-rope Central von Cognex. Bei anderen IBV-Herstellern sieht es ähnlich aus: „Derzeit erleben wir ein stürmisches Wachstum, das wir sowohl auf unsere Neu-heiten, als auch auf das Potenzial der Vision Sensoren zurückführen. Denn de-ren Technologie sowie das generelle Konzept, sorgen nicht nur dafür, dass neue Applikationen, sondern auch neue Märkte entstehen“, sagt Dr. Ralf Grieser, Lei-ter Markt- und Produkt-Management Smart Vision der Baumer Optronic GmbH.



Bildbasierte Sensoren füllen vor allem eine Lücke zwischen dem klassischen optoelektronischen Sensor und einer Smart Kamera. „Sie vereinen die Fähigkei-ten leistungsstarker Sensoren“, meint Zöller, „mit der Effizienz einfacher Bildver-arbeitungssysteme. Mit rasanter Geschwindigkeit übernehmen sie viele Aufga-ben klassischer Sensoren sowie einfacher Bildverarbeitungslösungen.“ Dadurch sei auch das exorbitante Marktwachstum zu erklären.

Bei den heutigen hohen Qualitätsanforderungen müssen in einer Produktionsan-lage alle Automatisierungsprozesse über die gesamte Wertschöpfungskette optimiert und reibungslos verlaufen. Regelung, Steuerung und Kontrolle der einzelnen Prozessschritte erfordern so zunehmend mehr Sensoren, die zusätz-lich auch immer komplexere Aufgaben lösen. Beispielweise sollten gleichzeitig unterschiedlichste Objektmerkmale wie etwa die Anwesenheit von Bauteilen, ihre Lage, die Vollständigkeit, Geometrie, Farbe oder vieles mehr erfassbar und aus-gewertet werden können. „Das Zusammenspiel, der mechanische Aufbau, die Verkabelung, Kommunikation, Datenauswertung und Einbindung in die Prozess-steuerung kann sich mit klassischen Sensoren als viel zu aufwendig erweisen“, begründet Zöller. Deshalb sind hier bildbasierte Inspektionssensoren technolo-gisch und wirtschaftlich eine überlegene Alternative.“ Das gelte auch für Anwen-dungen, bei denen sich der Einsatz von Bildverarbeitungssystemen als zu teuer zeige.

Jens Hauffe, Produktmanager Bildverarbeitung bei Siemens, rückt noch andere Aspekte in den Fokus: „Moderne Smart Kameras weisen bestechende Leis-tungsmerkmale auf und kommen in immer mehr Anwendungen zum Einsatz. Jedoch erfordern sie vielseitige Spezialkenntnisse und erhebliches Know-how bei der richtigen Auswahl, Planung, Inbetriebnahme und der Adaption des Sys-tems an die jeweilige Applikation inklusive ihrer Randbedingungen.“ Vision Sen-soren hingegen seien in der Lage, den industriellen Anforderungen an eine kom-plexe Algorithmik gerecht zu werden, was nicht zuletzt ein Verdienst der Miniatu-risierung und deutlichen Leistungssteigerung im Halbleiterbereich sei. „Da Vision Sensoren auf ganz bestimmte Prüfaufgaben ausgelegt sind“, fährt Hauffe fort, „ist die Inbetriebnahme, Wartung und Pflege dieser Sensoren wesentlich einfa-cher.“ Das führe dazu, dass sich zunehmend auch Anwender mit wenig Bildver-arbeitungskenntnissen an den Einsatz von Vision Sensoren heranwagten – und dies bei überschaubaren und kalkulierbaren Kosten.

„Vision Sensoren bieten sich aufgrund ihrer Kompaktheit an und sind überall dort erste Wahl“, erklärt Dr. Jürgen Geffe, Geschäftsführer der Vision & Control GmbH, wo ein integriertes System die Aufgabe sicher lösen kann.“ So verkör-pert ein Vision Sensor alle notwendigen Komponenten eines Bildverarbeitungs-systems: Kamera, Optik, Beleuchtung, Auswerteeinheit, digitale Ein- und Aus-gänge um etwa einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) den Be-triebszustand oder Diagnoseergebnisse mitzuteilen. Und Standardschnittstellen wie etwa USB 2.0 erlauben die Übertragung von Bilddaten an einen PC. Mit Hilfe intuitiver Menüführung und „Teach in“-Funktionen lassen sich Vision Sensoren einfach bedienen und integrieren. „Die Integration beschränkt sich lediglich auf den Anbau beziehungsweise Einbau und die Inbetriebnahme. Damit unterschei-den sich Vision Sensoren erheblich von allen anderen Bildverarbeitungssyste-men“, betont Dr. Geffe.

Die Einsatzfelder von Vision Sensoren für spezialisierte Prüfaufgaben sind breit gefächert. Siemens etwa setzt Vision Sensoren mit flächiger Farbauswertung für die Kontrolle von Labels, Etiketten, Aufklebern und Verschlusselementen auf Verpackungseinheiten, Blistern, Flaschen, Dosen und Bechern ein, sowie zur Lage-, Anwesenheits- und Vollständigkeitskontrolle von Kleinteilen in Montage- und Fertigungsprozessen. Etwa bei der Deckelprüfung von Kunststofflaschen muss vor dem Etikettieren geprüft werden, ob der richtige Deckel vorhanden ist. „In vielen Applikationen besitzt flächige Farbauswertung gegenüber der punktuel-len Vorteile“, sagt Hauffe, „weil oftmals mehrfarbige Elemente vorhanden sind, die durch eine flächige Farbauswertung robuster ausgewertet werden können.“

„Baumer Vision Sensoren heben sich durch die konsequente konturbasierte Analyse hervor“, so Dr. Grieser. Dieser natürliche Ansatz erlaube nicht nur eine sehr einfache und intuitive Bedienung, sondern äußerst stabile Resultate gegen-über sich ändernden Umgebungsbedingungen wie etwa Fremdlichteinfall. Der Aufgabenbereich liege hauptsächlich in der Kontrolle und Erfassung von Positi-on, Vollständigkeit, Anwesenheit und Lage, aber auch in der typischen Identifika-tion wie Barcode- oder Matrix-Codelesung.

Vision Sensoren von Cognex erschließen Kontrollfunktionen mit sehr hohen Taktraten oder auch hohen Geschwindigkeiten der zugeführten Prüfteile etwa von mehr als 6000 Teilen pro Minute. Dabei sei keine genaue Fixierung der zu kontrollierenden Teile nötig. „Außerdem verfügen einige unserer Vision Sensoren über eine integrierte ‚Ladder Logic’“, so Zöller. Damit könnten die Ergebnisse der bildbasierten Sensoren besser mit den nächsten Steuerungsschritten der SPS koordiniert und optimiert werden. Somit vereinfache sich die Integration in an-spruchsvolle Prozessabläufe. Vision Sensoren von Vision & Control zeichnen sich durch einfache Bedienung und schnelle Parametrierung aus. Außerdem sind sie mit extrem hellen LED-Beleuchtungen ausgestattet und bereits für unter-schiedliche Arbeitsabstände vorkonfiguriert. Das erleichtert die Auswahl und den Einsatz. Die mechanisch robuste Ausführung und das präzise Design sichern eine lange Lebensdauer in anspruchsvollen industriellen Anwendungen.

„Zum gegenwärtigen Zeitpunkt können noch nicht alle Aufgaben mit Vision Sensoren gelöst werden“, meint Dr. Geffe, „doch die Entwicklung in diesem Bereich ist unaufhaltsam.“ Beispielweise sieht Vision & Control in der Kombination von Robotik, Automation und Bildverarbeitung einen fast unerschöpflichen Pool an Anwendungsfeldern. „Durch den Einsatz von Vision Sensoren“, erklärt Dr. Geffe weiter, „werden Roboter zunehmend selbstständiger und können in Automatisierungsprozessen autonom Aufgaben lösen.“ Ein weiterer Trend liege auch in der Anwendung von Multi-Kopf-Vision-Sensoren zur Inspektion mehrerer Ansichten eines Objekts.

„Wir erwarten zunehmend eine Synthese von moderner Bildverarbeitungstechno-logie und einfacher Sensorik, die beide Vorteile vereint“, sagt Hauffe in die Zu-kunft blickend. Noch mehr Rechenleistung auf engerem Raum werden Vision Sensoren auch zukünftig immer leistungsfähiger machen. Neben dem Leistungs-streben lägen jedoch Dr. Grieser zufolge Themen wie Benutzerfreundlichkeit, Austauschbarkeit, Verfügbarkeit der Komponenten, Ersatzteilhaltung sowie Ser-vice und Wartungskonzepte stark im Fokus. Diese Punkte würden in Zukunft immer wichtiger für die Kaufentscheidung sein. Weitere zukunftsweisende In-formationen wird die VISION 2008 bereithalten. Denn auf dem Weltforum VISI-ON 2008 kommen im Herbst hochrangige Experten aus Entwicklung, Projektie-rung und Anwendung mit führenden Herstellern innovativer Produkte und Syste-me der industriellen Bildverarbeitung an einem Ort zusammen: dem hochmoder-nen Stuttgarter Messezentrum.


BU-Vorschläge Produktfotos:

Baumer, VeriSens: Durch den leistungsfähigen konturbasierten Ansatz und den patentierten Baumer FEX-Prozessor der Vision Sensor-Serie VeriSens von Baumer wird dem Anwender praktisch kein spezifisches Bildverarbeitungs-Know-how abverlangt. Konturanalyse ist nicht nur intuitiv verständlich, sondern auch extrem stabil gegenüber Umgebungseinflüssen wie Fremdlicht.

Cognex, Checker: Die Inspektions-Sensoren der Produktfamilie Checker von Cognex sind vollkommen autark arbeitende Systeme mit integrierter Beleuchtung und Kommunikationsschnittstelle. Eine Besonderheit: Rote, grüne und blaue LEDs sorgen für eine kontraststeigernde Beleuchtung und können somit selbst schwierige Detektionsaufgaben meistern.

Siemens, Simatic MV230: Das Laser-Lichtschnittverfahren des Höhenprofilsen-sors Simatic MV230 von der Siemens AG bietet sich für Applikationen an, in de-nen eine hohe Robustheit gegenüber wechselnden Lichtverhältnissen gefordert ist oder problematische Materialien (glänzende Teile, inhomogene Oberflächen) vorliegen. Typische Einsatzfelder sind die Prüfung der Querschnittsgeometrie von Walz- bzw. Strangpressprofilen, die Lage- und Anwesenheitskontrolle von geometrischen Merkmalen, die Teileerkennung und Positionsprüfung von Teilen bei der Montage.

Vision&Control, camat: Die Vision Sensoren camat® der S47 Serie von Vision & Control sind optimiert auf spezielle Prüfaufgaben und zeichnen sich durch ein-fache Bedienung und schnelle Parametrierung aus. Das „All-in-One“-Design in-tegriert Präzisions-Optik, lichtstarke LED-Beleuchtung, Bildaufnahme- und Aus-werteelektronik sowie ein Kommunikationsinterface. Hochauflösende Bildsenso-ren, optimierte Algorithmen und ein leistungsstarker digitaler Signal Prozessor (DSP) sind die Grundlage für präzise Prüfergebnisse in Echtzeit.

BU-Vorschläge Personenfotos:

Baumer, Dr. Ralf Grieser, Leiter Markt- und Produkt-Management Smart Vision bei Baumer: „Ein Vision Sensor zeichnet sich durch seine einfache Handhabung, den hohen Integrationsgrad und die industrietaugliche Konstruktion aus. Ziel ist, eine optimierte Lösung für vordefinierte Aufgabenklassen bereitzustellen. Eine sensornahe Bedienung und intuitive Inbetriebnahme ermöglichen es dem An-wender zudem, ohne Spezialkenntnisse Applikationen zu lösen.“

Cognex, Torsten Zöller, Senior Marketing Manager Europe Central Cognex: „Für bildbasierte Inspektions-Sensoren gibt es eine große Bandbreite kosten-günstiger Anwendungsmöglichkeiten, die bislang aufwendiger klassischer Sen-sorik vorbehalten war. Schwierige Aufgaben, die mit klassischen Sensoren nicht zu bewältigen sind, wie beispielsweise die Detektierung von Mustern oder meh-rere Merkmale zeitgleich, können mit einem Vision Sensor zuverlässig bewältigt werden.“

Siemens, Jens Hauffe, Produktmanager Bildverarbeitung der Siemens AG: „Da Vision Sensoren auf ganz bestimmte Prüfaufgaben ausgelegt werden, sind Inbe-triebnahme, Wartung und Pflege dieser Sensoren wesentlich einfacher als etwa bei Smart Kameras und die zu veranschlagenden Kosten damit kalkulierbarer und geringer.“

Vision & Control, Dr. Jürgen Geffe, Geschäftsführer der Vision & Control GmbH: „Zum gegenwärtigen Zeitpunkt können zwar noch nicht alle Aufgaben mit Vision Sensoren gelöst werden, doch die Entwicklung in diesem Bereich ist un-aufhaltsam Beispielhaft ist der Einsatz von Vision Sensoren in der Robotik: Ro-boter werden so immer ‚selbstständiger’ und können in Automatisierungsprozes-sen autonom Aufgaben lösen.“