Beckhoff Vision: a TwinCAT Vision szoftver képességeinek kiegészítése a Beckhoff eszközkínálatával
A PC-alapú vezérléstechnikára szakosodott Beckhoff vállalat folyamatosan arra törekszik, hogy az összes gépi funkciót egységes módon, egyetlen vezérlőkörnyezetbe integrálja. Ez a TwinCAT Vision 2017-es megjelenése óta, a képek szoftverben történő feldolgozását is magába foglalja. A sokrétű Vision eszközcsalád ezt a termékterületet teljesíti ki.
A Beckhoff gépi látáshoz kapcsolódó, új eszközeit masszív és vonzó kialakítás, valamint nagyfokú variálhatóság és nagy rendelkezésreállás jellemzi
A Beckhoff Vision a gépgyártók és a végfelhasználók számára kifejlesztett, teljes körű képfeldolgozási rendszer, amely a szoftvertől a megvilágításig minden szükséges összetevőt tartalmaz. Az EtherCAT-alapú vezérléstechnikába tökéletesen integrált rendszerrel jelentős versenyelőny érhető el. Ilyen többek között az összes gépi folyamattal történő nagypontosságú szinkronizálás, csökkentett tervezési- és eszközköltség, valamint egyszerűsített üzembehelyezés és támogatás. A TwinCAT Vision szoftveren kívül a Vision termékcsoport részét az alábbi egységek képezik:
- VCS2000 típusú területpásztázó kamerák;
- VOS2000 és VOS3000 típusú ipari kivitelű, C-foglalattal rendelkező objektívek;
- többszínű LED-es megvilágítóegységek, sávos, felületi, illetve gyűrűs kialakításban (VIB2000, VIP2000, illetve VIR2000);
- kamerából, megvilágítóegységből és fókuszálható optikából álló, teljes összeállítások (Vision Unit Illuminated – VUI).
Optimális kialakítás és koncepció ipari képfeldolgozáshoz
A Beckhoff az ipari felhasználásra való optimális alkalmasság biztosítására összpontosított a fejlesztésének legelső pillanatától kezdve, mind a gépi látás egyes elemei, mind a teljes képfeldolgozó rendszer terén. Ezt a célt szolgálják többek között az IP65/IP67 védettségi fokozatú, eloxált alumíniumból és edzett üvegből készült készülékházak, a tisztítószerekkel és egyéb vegyszerekkel szemben rendkívül ellenálló sima üvegfelületek, a rugalmas rögzítési és alkalmazási lehetőségek, valamint a külön választható, törés elleni védelem.
Bernd Stöber, a Beckhoff Automation vállalat Vision üzletágának termékmenedzsere
Az egyes hardver- és szoftverelemek egymás közötti, teljes körű rendszert képező, tökéletes integrációja óriási lehetőségek előtt nyit utat az ipari képfeldolgozás, valamint a gépek és rendszerek optimalizálása terén. Ez azt is jelenti, hogy a gépi látási rendszer rendkívül pontosan szinkronizálható az összes vezérlési folyamathoz és gépi műveletsorhoz. A már meglévő alkalmazásokba integrálva az összes részegység közötti együttműködés is biztosítható. Ezenfelül a kamerarendszer és a megvilágítóegységek az adott környezettől függően akár külön-külön, akár összeépített egységként is felszerelhetők. Az integrálhatóságot középpontba helyező koncepció projekttervezési szempontból is jelentős előnyökkel jár: kevesebb tervezési munkát és eszközköltséget igényel, továbbá egyszerűbbé teszi a rendszer integrálását, üzembe helyezését és támogatását.
Az eddigieken felül az EtherCAT rendszerbe történő, teljes körű integrálhatóság rendkívüli mértékben megkönnyíti a valós idejű rendszerek megvalósítását. Például, egyszerűbben és szinkronizált módon lehet közvetlenül a rendszerből indítójelt generálni képrögzítéshez és megvilágításhoz. A gépi látási rendszer könnyen összekapcsolható és szinkronizálható az összes vezérlő folyamattal és a felhő-alapú szolgáltatásokkal, továbbá igénybe lehet venni a hatékony és kényelmes EtherCAT-alapú diagnosztizálás minden szokásos előnyét. Összességükben ezek a tényezők a gép szempontjából a rövidebb válaszidők miatt hatékonyabb folyamatok, nagyobb ciklusfrekvenciák és gyorsabb feldolgozó eljárások beállítását teszik lehetővé, mérsékelve ezzel párhuzamosan a hardver- és kábelezési költségeket, továbbá minimálisra csökkentve a telepítés és a rendszer helyigényét.
A Beckhoff Vision rendszer holisztikus módon ötvözi az ipari képfeldolgozást a gép- és rendszervezérléssel
Pontos kiértékelések kifinomult kamerákkal
A VCS2000-sorozatú területpásztázó kamerák akár 24 megapixel felbontású, kiváló minőségű színes vagy monokróm adatokat szolgáltatnak ipari képfeldolgozáshoz. A Sony elterjedten használt 3,45 µm és 2,74 µm képpont-távolságú érzékelőinek széles választéka áll rendelkezésre különféle gépi látási és képelemzési funkciók megvalósításához. Gyors képváltási sebességük és nagy, 2,5 Gb/s-os képadat-átviteli sebességük révén a kamerák kiválóan használhatók automatizált képi ellenőrzési műveletekhez, továbbá termékek pontos nyomonkövetésére.
A költséghatékony, 2,5 Gb/s-os átviteli sebesség révén teljes mértékben kiaknázhatók a kamerák lehetőségei. Ez egyúttal a gyorsabb képváltási sebességek hatékony kihasználásának, illetve ipari LAN-környezetekben kábelhossztól független, gyors reakcióidők elérésének előfeltétele is. Mindezek mellett, a fentiekből következően a gépi látási rendszer tökéletesen illeszkedik a Beckhoff nagy teljesítményű ipari PC-ihez is.
A gépi látáshoz kapcsolódó új termékpaletta részét képezi a „mindent egyben” összesítő VUI-modul is, amely egyetlen egységben tartalmaz egy 2,5 Gb/s sebességű kamerát, egy többszínű LED-es megvilágító elemet és az optikát
A masszív kivitelű, ipari minősítésű kamerák támogatják a nemzetközileg elterjedt GigE Vision szabványt, emellett rugalmasan használhatók széles hőmérséklettartományban. Az objektívet körbevevő, tükröződésmentes, edzett üvegből készített objektívvédő cső stabilizálja a fókuszpozíciót és rendkívül ellenálló a tisztítószerekkel, illetve egyéb külső behatásokkal szemben, ezért nincs szükség további védőburkolatra. A rugalmas rögzítési lehetőségek és az optikai tengely menti, kis beépítési mélység (a csatlakozókkal együtt) szintén kivételes szabadságot biztosít a géptervezőknek.
Masszív, C-foglalattal ellátott, könnyen rögzíthető objektívek
A VOS2000- és VOS3000-sorozatú, nagyfelbontású objektívek, amelyek C-menetüknek köszönhetően univerzálisan használhatók, masszív kivitelük és könnyű rögzíthetőségük következtében kitűnően használhatók zord ipari környezetekben is. A fókusztávolság és fix a rekesz könnyen beállítható, kisméretű csavarokkal pedig könnyen és pontosan rögzíthető. Az objektívek széles hullámhossz-tartományú, 420 és 1050 nm között tükröződésmentes bevonata jól illeszkedik a többszínű LED-es megvilágításhoz. Emellett 10 g-s gyorsulásig terjedő rezgés- és ütésállóságuknak köszönhetően megbízható mérések végezhetők velük a látható és az infravörös-közeli tartományban.
Az objektívek mozgatására két kis állítónyél, a fókusz és a rekesz beállítására két forgatható állítógyűrű, a biztonsági rögzítésre pedig két M3-as méretű csavar szolgál
Kétféle objektívcsaládot kínál a Beckhoff: a VOS2000-sorozat a 11 mm (2/3 hüvelyk) méretű, míg a VOS3000-sorozatú lencsék 19,3 mm-es (1,2 hüvelykes) képterületig biztosítanak maximális képfelbontást. A VOS3000-sorozat az alapkínálatba tartozó, látható (VIS) tartománytól infravörös-közeli (NIR) hullámhosszokig használható, szélessávú tükröződésmentes bevonatú eszközök mellett 850 nm-ig kiváló kromatikus aberráció-korrekcióval rendelkező, nagy területet lefedő elemeket is tartalmaz.
Rugalmas, nagypontosságú és energiahatékony megvilágítás
A területi (VIB2000), sávos (VIP2000) vagy gyűrűs megvilágítást (VIR2000) biztosító, többszínű LED-es egységekkel stabil fényviszonyok biztosíthatók, egyenletesen kiváló minőségű képeket eredményezve. Ez a pontos képfeldolgozás elengedhetetlen előfeltétele. A megvilágítás a lehető legjobb kontrasztkülönbséget hozza létre a vizsgált terület és környezete között, még spektrálisan állítható impulzus-vezérelt üzemmódban is.
A megvilágító összeállítás fényének színe és erőssége hozzáigazítható a vizsgálandó tárgy egyedi tulajdonságaihoz. A színcsatornák spektrumvonalainak összegzésével tiszta fehér fény is előállítható. A teljesítményelektronika közvetlenül a megvilágító egységbe van beépítve, nagy fényerősséget biztosítva, ami a kép rendkívül dinamikus mozgások rögzítésekor történő megbízható kimerevítéséhez szükséges. Az EtherCAT rendszerbe történő, teljes körű integrálhatóság eredményeképpen minden egyes vizsgálandó tárgyhoz egyedi színezet, fényerő és indítójel állítható be.
A háromféle kivitelben rendelhető, többszínű LED-es megvilágító egység (itt a VIP2000 típusú panel látható) nélkülözhetetlen a pontos képfeldolgozáshoz
A nagypontosságú vezérlés és a jó hatásfokú elektronika segítségével az energiafelvétel is minimalizálható. Az elosztott órajeleket használó, egykábeles EtherCAT P rendszer és a nagy sebességű elektronika révén rendkívül pontos szinkronizálás biztosítható minden gépi folyamathoz, elkerülve a szükségtelen megvilágítási időket. A nagy fényintenzitás és hőmérsékleti stabilitás, valamint magas környezeti hőmérsékleteken fokozott hatásfok a kék LED-chipeknek köszönhető. Az EtherCAT-vezérelt impulzusüzemű működéssel mérsékelhető a tápegységből felvett teljesítmény és lazíthatók a hűtési követelmények, egyúttal a megvilágítás teljes energiafogyasztása is.
Fókuszálható optikájú, teljes körű összeállítás
A kamerából, világító egységből, valamint fókuszálható folyadéklencsés optikából álló kompakt Vision Unit Illuminated (VUI) összeállítás más elrendezésekhez képest jelentősen könnyebben telepíthető és helyezhető üzembe, gyártás közben állítható fókusztávolságának köszönhetően pedig különösen alkalmas változó méretű tárgyak vizsgálatára, például a logisztika területén. Minden funkcionális egysége tetszetős, IP65/IP67 védettségi fokozatú, eloxált alumínium házzal rendelkezik. Tükröződésmentes, edzett üvege használat és tisztítás közben egyaránt jól ellenáll a mechanikai és vegyi igénybevételnek. EtherCAT P csatlakozója az oldalán található, ezért csak kis szerelési mélységet igényel az optikai tengely mentén, nagy beépítési felületei pedig jó hőleadást biztosítanak. Ugyancsak az oldallapján található egy külön földelő csatlakozó, amely megkönnyíti a földelési és elektromágneses összeférhetőségi (EMC) szempontból optimalizált elrendezések kialakítását.
A masszív, ipari kamerák rugalmasan használhatók széles hőmérséklettartományban, továbbá rendelhetők IP65/67 védettségi fokozatú készülékházban és lencsevédő csővel is
Képalkotás során egy PLC-egység EtherCAT-vonalon keresztül kezeli futási időben az egyes funkcionális elemek (kamera, megvilágítóegység, objektív) összes beállítását, mégpedig nagy pontossággal, precízen az adott alkalmazás összes folyamatához szinkronizálva. Például, a fókuszpont elektromos beállításakor a fókusz közvetlenül hozzáigazítható a különféle munkatávolságokhoz. A képalkotáshoz szükséges fény színe, fényimpulzus erőssége és időtartama, valamint a kamera paramétereinek vezérlése szintén EtherCAT-vonalon keresztül állítható be. A futás közbeni fókuszálást egy masszív, helyzetfüggetlen folyadéklencse teszi lehetővé, amely rendkívüli mértékben ütés- és rezgésálló, továbbá nagyszámú ciklusra tervezett, ezért igen hosszú az élettartama.
ForrásBeckhoff