Vision-Sensor

Ein Vision-Sensor ist ein Bildverarbeitungssystem, das auf eine bestimmte Aufgabe optimiert ist. Der Vision-Sensor nimmt Bilder auf, wertet sie mit Bildverarbeitungsalgorithmen aus und löst dann eine entsprechende Reaktion aus.

Abgrenzung zu Smart-Kamera

Sie unterscheiden sich von einer Smart-Kamera wie folgt:

Merkmal Vision-Sensor Smart-Kamera
Bildverarbeitungsalgorithmen Beschränkte, vorgegebene Anzahl Frei programmierbar
Inbetriebnahme Parametrieren oder Einlernen Programmieren
Bildrate bis zu 120 frames per second je nach Typ, bis zu 3000 fps möglich
Bildauflösung QVGA – VGA je nach Typ, meist mehr als 1024 × 768 Pixel

Spezialisierung

Vision-Sensoren sind auf bestimmte Anwendungsfelder (Branchenlösung) spezialisiert und für wenig komplexe Bildverarbeitungsaufgaben geeignet. Sie enthalten Schnittstellen zur Kommunikation, zum Beispiel Ethernet, aber auch industrietaugliche 24-Volt-Schnittstellen zum Anschluss an SPS oder Pneumatikventile.

Aus Gründen einer einfachen Bedienung ist die Anzahl der hard- und softwareseitigen Bedienelemente stark reduziert, so dass meist nur geringe Anpassungen an die Applikation möglich sind.

Bestandteile

Ein Vision-Sensor besteht typischerweise meist aus folgenden Komponenten:

  • Integrierte Beleuchtung meist Leuchtdioden
  • Integriertes Objektiv
  • ein bildgebender Sensor zum Beispiel CCD- oder CMOS-Sensor und dessen Ansteuerung
  • einem Festspeicher für die Firmware und die aktuelle Sensorparametrierung
  • einem Bild- und Datenspeicher meist als RAM ausgeführt
  • einem Echtzeit Bildverarbeitungsprozessor, realisiert als DSP, CPU, FPGA oder als (Embedded) PC
  • Anwendungsspezifische Informationsverarbeitung
  • Schnittstelle zum Anschluss an einen externen Rechner meist USB, Ethernet – selten FireWire
  • digitale Ein- & Ausgänge in 24 V Technik zum Anschluss z. B. an eine SPS

Typen

  • Einknopf-Sensoren mit Einlern-Knopf als einzigem Bedienelement (i. A. zum Einlernen eines Musters)
  • applikationsspezifische Sensoren mit wenigen einzustellenden Parametern (z. B. Sensoren für Druckbilderkennung, DataMatrix-Code-Leser), Einstellung durch eine Handtastatur oder ein abgesetztes Bediengerät
  • Universalsensoren (general-purpose sensor) mit Bedienoberflächen zur umfangreicheren Parametrisierung (PC-Bedienoberfläche)

Die zuletzt genannten Universalsensoren besitzen nachstehende für Prüfabläufe typische Funktionen:

Funktion Beschreibung Anwendung
Grauwertvergleich prüft die prozentuale Helligkeit Unterscheidung von hellen und dunklen Teilen
Kontrasterkennung prüft den Kontrast im Bild Anwesenheitsprüfung z. B. Schriftzug auf Teil
Pixelzählung zählt die Anzahl der Pixel mit einem bestimmten Grauwert Teileunterscheidung, Formprüfung
Konturanalyse prüft die Form Teileunterscheidung z. B. Rechteck vs. Dreieck
Mustererkennung sucht ein eingelerntes Muster im Bild Teile finden, zählen, Unterscheidung von Gut-/Schlecht-Teil
Distanzvergleich ermittelt den Abstand zwischen zwei Grauwertkanten in Pixeln Sortieren von unterschiedlich breiten / hohen Teilen

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