Vision & Motion: Wie funktioniert der Automatisierungsbus in der Kamera?

Im Interview mit Vision & Control erläutert Dr. Pahl, warum das Unternehmen auf den Sercos Automatisierungsbus setzt, wie dieser in die Kamera eingebunden wird und welche Anforderungen er erfüllen muss.

Sercos International: Dr. Pahl, warum lautet Ihre Feldbus-Lösung Sercos?  

Dr. Pahl: Sercos ist ein offener Standard. Er bietet uns damit gute Möglichkeiten für die Implementierung auf Hardwareebene. Die Kommunikation auf Ethernet-Basis bietet dem Anwender große Vorteile bei der Kopplung unserer Bildverarbeitung mit der Antriebs- bzw. Steuerungstechnik.  

Sercos International: Welche Vorteile sind das?  

Dr. Pahl: Erstens, eine leichte Vernetzung der Teilnehmer, zweitens, eine einfache Integration der Systeme bei geringem Verkabelungsaufwand. Und drittens, eine hohe Synchronizität.  

Sercos International: Was kann mit einer hohen Synchronizität erreicht werden?  

Dr. Pahl: Die Möglichkeit, gleichzeitig mit dem Auslösen einer Bildaufnahme Positionen von Transportbändern oder ähnlichem zu speichern, um diese dann mit den Ergebnissen der Bildverarbeitung zu verknüpfen. Das spart zusätzliche Hardware wie z.B. Encoder oder Positionsgeber.  

Sercos International: Wie wird ein Bildverarbeitungssystem in eine Sercos Steuerung eingebunden?  

Dr. Pahl: Das Bildverarbeitungssystem wird als Slave in die Steuerung eingebunden. Die Sercos Schnittstelle der Systeme unterstützt: das Auslösen der Bildaufnahme, das Wechseln von Prüfprogrammen und das Lesen und Schreiben von Prozessdaten.  

Sercos International: Wie erfolgt das Auslösen der Bildaufnahme?  

Dr. Pahl: Für die Bildaufnahme gibt es eine SDDML-Datei die den Trigger beschreibt. Das Auslösen der Bildaufnahme kann sowohl synchron als auch synchron zeitversetzt zum Sercos Zyklus erfolgen. Synchron zeitversetzt ist dann von Vorteil, wenn z. B. bei einem sich konstant bewegenden Materialstrom in gleichgroßen Positionsabständen ein Bild aufgenommen werden soll.  

Sercos International: Wozu ist ein Wechsel des Prüfprogramms notwendig?  

Dr. Pahl: Das Wechseln von Prüfprogrammen ist eine zwingend notwendige Funktionalität, um von der Steuerung aus schnell und einfach auf Teile- oder Formatwechsel reagieren zu können.  

Sercos International: Wie viele Prozessdaten verarbeitet ein solches System?   

Dr. Pahl: Die Anzahl der Eingangs- / Ausgangs-Prozessdaten hängt von der konkreten Bildverarbeitungsaufgabe ab. Das Bildverarbeitungssystem kann z. B. Positionen, aber auch Flächenwerte und Farben ermitteln oder Anwesenheit- und Vollständigkeitskontrollen durchführen und vieles mehr. Das Geräteprofil ermöglicht es uns, die Anzahl der Eingangs- und Ausgangsprozessdaten in der Konfigurationsphase des Bildverarbeitungssystems flexibel festzulegen.  

Sercos International: Was sind typische Anwendungsfelder von Vision & Motion?  

Dr. Pahl: Überall dort, wo mehrere Achsen eines Antriebssystems synchronisiert werden müssen. Zum Beispiel in der Robotertechnik, der Druckindustrie, in den Prozessen Verpacken und Befüllen sowie in vielen Montage- und Handhabungsprozessen.  

Sercos International: Welche Aufgabe übernimmt Ihre Kamera zum Beispiel in der Plastic Electronics Demo von Bosch Rexroth?  

Dr. Pahl: Unser Bildverarbeitungssystem misst die Positionsverschiebungen der Registermarken zueinander und sendet die Abweichungen über den Bus an die Steuerung der Druckmaschine. Diese gleicht dann die Positionsverschiebungen über Stellantriebe in den Druckregistern aus.  

Sercos International: Wie wird die intelligente Kamera gehandhabt?  

Dr. Pahl: Konfiguration und Programmierung erfolgen über die Bediensoftware vcwin®. vcwin® ist eine grafische Programmieroberfläche. 
Das Prüfprogramm wird erstellt, getestet und danach vom vcwin® aus auf das Gerät übertragen und dort gespeichert. Anschließend läuft das Bildverarbeitungssystem autark. Über das Web-Interface der Kamera kann die Bedienung und Wartung erfolgen.  

Sercos International: Wo geht die Reise für Vision mit Sercos hin?  

Dr. Pahl: Unser erstes Ziel ist es, auch andere Komponenten wie z.B. einen Beleuchtungscontroller mit an den Bus anzubinden. Ein solcher Controller kann die Konfiguration der Beleuchtungsszenarien der Maschinensteuerung und/oder einem HMI zugänglich machen. Beleuchtungsszenarien können somit sehr einfach und schnell bei Teile- und Formatwechseln angepasst werden. 
Für Bildverarbeitungssysteme gibt es zurzeit kein Sercos Geräteprofil. Wir arbeiten zusammen mit Sercos International e.V. an der Definition eines solchen Geräteprofils.   

Ein weiteres Ziel ist, die Bedienung der Bildverarbeitung noch direkter über die Steuerung bzw. das HMI zu ermöglichen. Zurzeit können nur vorkonfigurierte Bildverarbeitungssysteme von der Steuerung aus bedient, parametriert und diagnostiziert werden. Die Integration der Programmierumgebung des Bildverarbeitungssystems in die Programmierumgebung der Steuerung würde die Arbeit des Maschinenbauers bzw. des Integrators sehr vereinfachen. Das ist jedoch Zukunftsmusik. Wir denken gerade über mögliche Umsetzungsszenarien nach.  

Sercos International: Welchen Entwicklungsbedarf sehen Sie außerdem?  

Dr. Pahl: Die Reduzierung der Laufzeiten von Prüfprogrammen und Bildverarbeitungsalgorithmen ist für die direkte Kopplung von Vision und Motion von entscheidender Bedeutung. Produktionsprozesse laufen immer schneller ab. Sollen sie durch Ergebnisse der Bildverarbeitung direkt beeinflusst werden, müssen die Algorithmen in endlich kurzer Zeit Ergebnisse liefern, um nicht der Flaschenhals zu sein. Die Auslagerung von Algorithmen in schnelle Embedded Hardware oder programmierbare Logik ist unser Weg, um den wachsenden Forderungen nach Geschwindigkeit gerecht zu werden.  

Sercos International: Vielen Dank für das Gespräch!