Vision-System: (Prinzipskizze) Machine Vision im Kleinstformat. - Konfigurieren, Programmieren, Embedden - Kamera. Bildanalyse. Beleuchtung Software

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1 - Konfigurieren, Programmieren, Embedden - Machine Vision im Kleinstformat Christoph Wimmer DSM Stuttgart Vision-System (Prinzipskizze) Prüfzelle: Kamera Vision-System: Bildanalyse Beleuchtung Software Bilddatenerfassung Auswerteeinheit Prüfteile 1

2 IMAQ Hardware-Module => für alle am Markt üblichen Kamera-Technologien Analoge Framegrabber: - Low -Cost-Grabber f. Standard-Formate s/w sowie Farbe (CCIR, RS-170, PAL, NTSC u. ä.) - High-End-Grabber f. monochrome Standard- Formate, Variable Scan u. analoge Zeilenkameras - Trigger-Lines / Signal-IO standardmäßig an Board Digitale Framegrabber: - zum Anschluss digitaler Matrix- u. Zeilenkameras (Schnittstelle: RS-422, LVDS, Camera Link) - paralleler Bildeinzug v. mehreren Kanälen möglich - Trigger-Lines / Signal-IO standardmäßig an Board IEEE 1394 Treiber: - zum Anschluss aller am Markt verfügbaren DCAM-kompatiblen IEEE Kameras Vision-System: => mögliche System-Varianten Windows Real Time Desktop -PC: - in der Regel sehr gutes Preis- /Leistungsverhältnis PCI - meist frühzeitig mit jeweils größter Leistungsklasse bezüglich Prozessor, Speicher u. ä. ausgestattet - Anwendung: häufig in Off -Line Prüfplätzen (z. B. Screening -Plattformen (Bio-Technologie), im medizinischen Bereich, Versuchslaboren) PXI - Industrietaugliches System, robust gegenüber Umgebungseinflüssen (EMV, Vibration, Feuchtigkeit etc.) - sehr gute thermische Eigenschaften - einfache Integration, auch 19 Ausführung für Schaltschränke - skalierbare Architektur: (=> 4-bis 18-Slot-Chassis) - Chassis kaskadierbarund untereinander synchronisierbar - Anwendung: häufig in komplexen Prüfständen mit zusätzlichen In- Circuit-, Akustik-Tests u. ä. (z. B. Mobiltelefone, Baugruppen etc.) PXI-RT wie PXI +: - erhöhte Zuverlässigkeit - mehr Robustheit - Determinismus Optische Qualitätskontrolle=> In-Line bei der Fertigung u. Montage Anforderungen: - kompakter Formfaktor - Industrietauglichkeit - Echtzeitfähigkeit - Industrie -Schnittstellen zur Kommunikation m. Prozess - Skalierbarkeit u. dennoch einfache Handhabung - günstiges Preis-/ Compact Leistungsverhältnis Vision System: NI 145x 2

3 NI 145x Compact Vision System Echtzeitbetriebssystem - Anwendung: hauptsächlich bei der In-Line Inspektion in der Fertigung - Industrietaugliches System (keine Lüfter, keine losen Teile, schlag-/ stossfest, Real -Time OS) - kompakt, leicht in Fertigungslinien zu integrieren (LxBxH : 127x101x63) - 3 Kamera-Anschlüsse für DCAM kompatible IEEE 1394 Kameras - diverse Schnittstellen zur Kommunikation direkt an Board (Ethernet, RS-232, VGA -Out, 15 dig. Eingänge / 14 dig. Ausgänge) - Performance: Intel -Technologie 400 MHz, 128 MB RAM, 32 MB Disk - Betriebstemperatur: 0 55 NI 145x skalierbare Architektur flexible Kamera-Auswahl: - unterstützt jede DCAM-kompatible IEEE 1394 Kamera (s/w, Farbe) - 3 x IEEE 1394 Ports (=> erweiterbar, Grenze: IEEE 1394 Bandbreite) - sehr gutes Preis-/Leistungsverhältnis, speziell b. Multi-Kamera-Applikationen 29 digitale IO-Lines (FPGA based) für: - Triggerung / Anlagenkommunikation - definierte Puls-/Taktgenerierung - Encoder-Signale (z. B. Bandtakt) - automatische Prüftyp-Auswahl - Watchdog-Timer ext. Geräte: Lichtquellen Relays... u. a. verteilte IO SPS 3

4 NI Vision-Plattform (Architektur) Machine Vision - Applikation Vision Builder AI... mit vordefinierten, parametrierbaren Prüfschritten Bildanalyse-Bibliotheken Vision Development Module OCR (trainierbar) LabVIEW/ LabVIEW RT LabWindows/ CVI (ANSI C) NI-IMAQ (Applications Interface (API)) IMAQ Hardware Treiber (Funktionalität) MeasurementStudio: Visual Basic, C/C++ Bilddatenerfassung Bildverarbeitung NI Vision-Plattform (Architektur) Machine Vision - Applikation Vision Builder AI... mit vordefinierten, parametrierbaren Prüfschritten Bildanalyse-Bibliotheken Vision Development Module OCR (trainierbar) LabVIEW / LabVIEW RT NI-IMAQ (Applications Interface (API)) IMAQ Hardware Treiber (Funktionalität) NI Echtzeit-Plattform Bilddatenerfassung Bildverarbeitung 4

5 Umfang der Vision-Bibliothek? => IMAQ Vision: Funktionsübersicht Anzeige Vorverarbeitung Schnelle Bildanzeige, Browser, Overlay-Einblendungen Glättungsfilter, Kantenfilter, morphologische Operationen Bildkorrektur Merkmalsextraktion Kalibrierung, Skalierung, Koordinatensysteme verwalten/ändern Graubild-Analyse, Farbbild-Analyse, schwellwertbasierende Verfahren (z. B. Partikel-Analysis), FFT, Muster-Suche, u. ä. Bild-Operationen Arithmetische & logische Bild-Operationen, Maskierung, u. ä. Geometrie Winkel, Abst ände, Flächen, Best-Gerade, -Kreis, -Ellipse, u. ä. Spezifisch Lesen von 7-Segment-Anzeigen, Lesen von analogen Messinstrumenten, Lesen von Barcode, Schieblehre u. ä. Verwaltung Verwaltung von region of interest s, Speichermanagement, Bild- und Pixelmanipulation, File-IO, u. ä. NI Vision-Plattform (Architektur) Machine Vision - Applikation Vision Builder AI... mit vordefinierten, parametrierbaren Prüfschritten Bildanalyse-Bibliotheken Vision Development Module OCR (trainierbar) LabVIEW/ LabVIEW RT LabWindows/ CVI (ANSI C) NI-IMAQ (Applications Interface (API)) IMAQ Hardware Treiber (Funktionalität) MeasurementStudio: Visual Basic, C/C++ Bilddatenerfassung Bildverarbeitung 5

6 Vision Builder for Automated Inspection => Konfigurieren statt Programmieren Konfigurations-Interface Laufzeit-Interface (Automatik) - einfache Handhabung über interaktive Benutzerführung (=> Point & Click) - Entwicklung der kompletten Vision-Lösung ausschließlich über Parametrisierung - einfache Prüftyp-Verwaltung - optional: Bild-Anzeige + Overlay -Grafik - Gut-/Schlecht-Statistik (=> Yield (%)) - Anzeige z. Performance/Systemauslastung - Speichern von Messdaten - Speichern von Bildern Vision Builder for Automated Inspection => Konfigurieren statt Programmieren Bildaufnahme / -Anzeige Funktionen Bildanalyse-Algorithmen f. übliche Inspektionsaufgaben (Kantensuche, Geometrie, Schieblehre, Pattern-Match, Objekt-Analyse, Kalibrierung, Barcode...) leistungsfähige OCR Software mit eigenem Trainings -Interface Interface zum Definieren der Bedingungen für Gut/Schlecht serielle u. digitale Kommunikation (NI DIO -Karten, NI MIO -Karten, NI 145x) Erzeugen v. LabVIEW-Code 6

7 NI 145x Software-Optionen konfigurierbare Umgebung Remote - Programmierung Ethernet Vision Builder AI 2.0 or programmierbare Umgebung Download Host-PC Target LabVIEW 7, LabVIEW 7 Real-Time, NI Vision Development Module 7 Target-Name: CVS 1-Strecke A IP-Adresse: Automation Network CVS 2 IP: FPGA CVS 1 IP: Leitstand CVS 3 IP:

8 VGA Video Out - direkte Bildausgabe - Overlay -Anzeige (=> kundenspezifisch) NI 145x im Prozess => Stand-Alone-Betrieb mit Echtzeit-Bildanzeige => zusätzliche Optionen - Definieren einer Startup-Applikation - Automatischer Prüftyp-Wechsel über digitale IO - Ergebnis-Handling über digitale IO, Ethernet oder serieller Schnittstelle NI 145x im Prozess => externe Überwachung sowie Parameter- u. Datenhandling über Ethernet konfigurierbare Umgebung - Remote-Überwachung: über Laufzeit-Interface (Bild- u. Ergebnisanzeige auf Host-System, Funktionen zur Bildkomprimierung vorhanden) - Starten / Stoppen der Applikation Vision Builder AI 2.0 => erweiterte Möglichkeiten mit der programmierbaren Umgebung - z. B. auch Ändern von Toleranzen / Parametern während dem Prüfbetrieb (Remote-Control) 8

9 NI 145x im Prozess => externe Überwachung sowie Parameter- u. Datenhandling über Ethernet VI-Server-Technologie: - Server-/Client-Applikation (separates Programm für Server u. Client) - Starten / Stoppen / Steuern der Applikation - Datenaustausch während Betrieb Web-Server-Technologie: 1. mit LabVIEW per Konfiguration HTML-Seiten erstellen 2. Frontpanel per Knopfdruck auf HTML-Seite einbetten 3. Öffnen der Web-Page und Kontrolle übernehmen WEB-Server-Beispiel NI 145x die neue Generation => speziell entwickelt für: - opt. Qualitätskontrolle in Fertigungs- u. Montagelinien - Robot-Vision-Applikationen (z. B. Verpackungsindustrie) und vieles, vieles mehr... 9

10 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für weitere Fragen stehen wir gern zur Verfügung National Instruments Germany GmbH Konrad-Celtis-Straße München (089)