Anwendung von Bildverarbeitungssystemen für sicherheitstechnische Aufgabenstellungen im industriellen Umfeld

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1 Anwendung von Bildverarbeitungssystemen für sicherheitstechnische Aufgabenstellungen im industriellen Umfeld & Control GmbH Pfuetschbergstraße 14 D Suhl / Germany Tel. +49 (0) 36 81/ Fax 44 sales@vision-control.com

2 Die Vision & Control GmbH ersteller von Komponenten für die industrielle Bildverarbeitung seit 1990 VICOTAR PICTOR VICOSYS VICOLUX Objektive Bildverarbeitungssysteme Beleuchtungen

3 eistungsklassen von Bildverarbeitungssystemen Flexible Mehrkamerabildverarbeitungssysteme niverselle Smart Cameras Einfache Smart Cameras neue Kategorie: Bildverarbeitende Sensoren

4 eistungsklassen von Bildverarbeitungssystemen B B B O B A CPU O B A CPU O B A CPU B B B bildverarbeitender Sensor S24, S27, S47 OEM-Sensoren Smartkamera pictor M6000 Kompaktsystem vicosys 2000, 2100 vicosys 2300, 2400 vicosys 3xxx

5 ildverarbeitende Sensoren Optik, Beleuchung und Bildverarbeitungseinheit in einem Gehäuse spezialisiert auf eine Aufgabe (eine Kernfunktion!), die an verschiedensten Teilen vorkommen kann 3 Arbeitsschritte: Lernen - Auswertbarkeit testen - Prüfmodus kein Bedienoberfläche am Rechner nötig! für Fortgeschrittene: mit Bedienoberfläche kann erweitert eingegriffen werden

6 ildverarbeitende Sensoren Funktionssensoren: Flächentestsensoren (Pixelsummen, Flächengröße / -anzahl, Kontrast, Homogenität, Farbe) Mustervergleichssensoren Abstandssensoren Positionssensoren Form-Sensoren Branchensensoren Data-Matrix-Code-Sensoren Druckbildsensor Kugellagersensoren Sensoren für Robotergreifer Sensoren für Passer-Marken...

7 ldverarbeitende Sensoren für Robotergreifer Baukasten für intelligente, sehende und fühlende Greifer im OTS Einsatz

8 eispiele für Greifer pneumatisch Greifertyp Hub [mm] Zeit/ Hub [sec] Greif kraft [N] Feder sicherung [N] Werkstück gewicht [Kg] Eigen gewicht [Kg] Max Fingerlänge [m] 2 Fingerparallegreifer PGN50 8 0, ,7 0, Fingerparallegreifer PGN , Fingerparallegreifer PFH Fingerparallegreifer MPG , ,14 0, Fingerzentrischgreifer PZN , ,5 15,7 250 PFH PGN PZN

9 Beispiele für Greifer elektrisch Greifertyp Hub [mm] Zeit/ Hub [sec] Greif kraft [N] Max. Temp. [ C] Werkstück gewicht [Kg] Eigen gewicht [Kg] 2 Fingerparallegreifer EGN , , Fingerparallegreifer PT AP , Fingerparallegreifer MPGE ,2 0, Fingerparallegreifer EZN , , Fingerwinkelgreifer CDG 50 2,4 0, ,1 0,25 10 Max Fingerlänge [m] MEG 50 EGN 100 PT AP 70

10 reifer für den OTS Einsatz fährdete Körperteile ( Werker und eine Komponente des Greifers teilen sich den Arbeitsraum ) and, Arm, Bauch, Kopf fährdungsart Quetschen Stossen, z. B. durch Öffnen oder Schließen der Backen Abreißen von Hand oder Arm durch Bewegung des Roboters oder Bewegung der Greiferbacken Gefahren ausgehend von der Greiferform (Nadeln, scharfe Kanten) Loslassen des zu greifenden Teiles oder Abfallen defekter Bauteile durch Fehlprogrammierung/Beschleunigung

11 reifer für den OTS Einsatz Beispiele (Szenarien) für Greifereinsatz Beladen des Greifers mit Werkstücken Führen des Roboters am Greifer (Greifer an die Hand nehmen = Teachen) Führen der Finger von Hand (Finger Positionieren = Teachen) Manipulieren am gegriffenem Werkstück (Roboter als Schraubstock) Gemeinsames Sortieren von Teilen durch Mensch und Roboter Eingreifen des Menschen in den Arbeitsraum von Roboter und Greifer Gemeinsames tragen von langen Bauteilen

12 reifer für den OTS Einsatz Der Lösungsansatz 1. Sichere Stillegung und Positionserhaltung im Fehlerfall 2. Keine sichere Sensorik, sondern ausreichende Redundanz 3. Keinen sicheren Greifer, sondern sicheres Robotersystem, inklusive Greifer! Konzept : Alle Informationen werden mittels zweier unterschiedlicher physikalischen Effekte, mit zwei Sensoren getrennt erfaßt und getrennt zu einer sicheren Steuerung übertragen. Dort erfolgt eine Plausibilitätsprüfung Alle Aktionen werden mittels eines Haupt-Aktor ausgeführt und können bei Gefahr oder Plausibilitätsabweichung in einer sicheren Steuerung gestoppt werden.

13 reifer für den OTS Einsatz ifraumüberwachung: grierte Kamera - Optik Greifraumüberwachung: Abstandsensorik Kapazitive Sensorik Kraftmessung: Kraftmessfinger Kraftmessung: Strommesung vom Servomotor Positionserfassung mittels Analogmeßsystems Positionserfassung mittels Resolver Umgebungsüberwachung: Taktiler Hautsensor und externe Kamera

14 ispiel für Greifraumüberwachung USB2.0-Kamera und LED Auflichtbeleuchtung Kraft-Sensoren Produktangepasste Greiffinger Linienlaser im Greiferfinger mit Strahlumlenkung

15 ispiel für Greifraumüberwachung Überwachung des Raumes zwischen den Greiferfingern Kamera und LED-Beleuchtung zwischen den Greiferfingern Die Greiferfinger besitzen an der Innenseite ein Muster, dass im Normalfall nicht gestört ist. Ein Objekt im Greifraum stört das Muster Die Bildverarbeitung erkennt die Störung des Musters

16 eleuchtung und Fremdlichteinfluss chtung und Fremdlicht beeinflussen die Erkennungssicherheit amerabild bei direkter Einstrahlung mit Halogenlicht links ohne Filter, rechts mit angepasstem Filter Beleuchtung des Objekts mit blauer LED-Beleuchtung links ohne Filter, rechts mit angepasstem Filter

17 EM-Bildverarbeitungsbaugruppen für Greiferkameras art-kamera mit DSP mmx 43mm x 45mm) USB2.0 Smartkamera mit FPGA (25mmx25mmx50mm) ASIC:Smartkamera on Chip (Chip im Testgehäuse)

18 Vielen Dank