Hochgeschwindigkeits-3D-Kamera mit leistungsstarker Farbverarbeitung

Transkript

1 Hochgeschwindigkeits-3D-Kamera mit leistungsstarker Farbverarbeitung Andreas Behrens / Michael Salzwedel SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf Vision Academy GmbH Konrad-Zuse-Str. 15 D Erfurt / Germany Tel. +49(0)361 / Fax

2 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 2 Inhalt Vorstellung des Unternehmens / der Referenten Eine konkrete Aufgabenstellung aus der Praxis 3D Kamera Technologie 3D + Farbe Varianten Applikationsbeispiele Lösung der Aufgabenstellung - Gastbeitrag der Cruse Leppelmann Kognitionstechnik GmbH

3 Industrial Sensors Distanzsensoren Automatisierungs-Lichtgitter Logistikautomation Identifikationslösungen Registration Sensors Optoelektronische Schutzeinrichtungen Mess- und Detektionslösungen Vision Sicherheitsschalter Fabrikautomation Systemlösungen Encoder & Motorfeedback-Systeme sens:control - sichere Steuerungslösungen Prozessautomation Analyse und Gasdurchflussmessung Dienstleistungen Software SICK - weltweit einer der führenden Hersteller von Sensoren und Sensorlösungen für industrielle Anwendungen Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 3

4 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 4 SICK Vision Sensoren Referenten Andreas Behrens Portfoliomanager Manager - Advanced Industrial Sensors - SICK Vertriebs-GmbH Düsseldorf Telefon Michael Salzwedel Vision Application Specialist - 3D Kameras, 2D Kameras, Vision Sensoren - SICK Vertriebs-GmbH Düsseldorf

5 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 5 Technische Vorgaben für ein System unseres Kunden Fremdkörper Farbe nicht fleischtypisch (Genauigkeit bis zu 2.5 mm x 2.5 mm bei ausreichendem Kontrast) Überlappung von zwei Produkten gefundenes Objekt größer als Sollvorgabe (einstellbare %-Abweichung; > 3%) Abstand zwischen zwei Produkten zu gering geringster Abstand zwischen 2 benachbarten Produkten Formfehler %-Abweichung von der Sollvorgabe (einstellbare %-Abweichung > 3%) Löcher in den Produkten Angabe der Fläche Vertiefungen und Erhöhungen ab 3mm Höhendifferenz und einem Flächendurchmesser von 3mm Schätzwert für das Volumen im Mittel über eine große Anzahl von Fleischstücken; hierzu ist für die Höhenbestimmung ein 3D-System eingeplant. Rechnerisch werden im Mittel bei 5000 Messungen ca. 1% Genauigkeit erreicht.

6 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 6 Warum 3D in Ihrer Anwendung? Tiefenbilder nutzen - Defekte erkennen Exakte Ausrichtung / Lage - wenn 2 Dimensionen nicht reichen Greifpunkt finden - bei unregelmäßigen Objekten Teile trennen - ungeordnete, übereinander liegende Teile 3D Sensorlösungen aus der industriellen Praxis: Visuelle Triangulation TOF Laserscanner

7 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 7 Farbe in Kombination mit 3D Anwendungen? Vielfältige Inspektionsmöglichkeiten in Ihrer 3D Anwendung: Tiefenbild - Höheninformation Höchauflösendes S/W-Bild - Details sehen Beleuchtungen - Glanzlicht- / Streulichteffekte nutzen Was fehlt ist die echte Farbe in Ihrer Anwendung! Höhenbild Hochauflösend S/W Glanzlicht nutzen Laser Streulicht nutzen

8 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 8 3D + Farbe = ColorRanger Gleichzeitige 3D und RGB-Farbdaten mit mehr als 11 khz Hohe Auflösung: Bis zu 3072 Farb-Pixel und 1536 Pixel für 3D Multi-Linear: RGB + Monochrome (mit und ohne IR Anteil) Separate Zeilen für Rot, Grün, Blau mit voller Farbauflösung Filter mit hoher spektraler Trennung zwischen den Farben 3D + Color Weißabgleich auf dem Chip: Korrektur passend zur spektralen Empfindlichkeit MultiScan Technologie: 3D, Farbe, Kontrast und Laser Scatter gleichzeitig Einfache 3D Kalibration in der Maschine Einfache Integration über Gigabit Ethernet Werkzeug zur einfachen Kalibration

9 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 9 ColorRanger E Technologie Basiert auf eine Ranger E Kamera mit verändertem M12 Sensor Gleichzeitige 3D und RGB-Farbdaten 478 Zeilen für 3D oder einen anderen MultiScan Zwei Bereiche durch Farbfilter maskiert für Auflösungen von 512 bis 3072 Pixel Filter direkt auf dem Sensor zur Minimierung des Übersprechens Farbzeilen für Rot, Grün und Blau sind benachbart zur HiRes Zeile (beim E55) und kann damit durch eine Weißlichquelle ausgeleuchtet werden für Farbe und Kontrast Neue icon API Funktionalität und Werkzeuge für die Farbdarstellung bzw. Qualitätsverbesserung RGB-color HiRes (E55) RGB-color standard 3D & MultiScan

10 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 10 ColorRanger E Technologie Hi-Res Gray 3072 px (4,75 x 9,5 µm) Hi-Res Color, 3x3072 px (4,75 x 20 µm) Hi-Res Gray w / w.o. IR 3072 px (4,75 x 20 µm) 0-1 Blue 4-5 Green 8-9 Red Gray No IR (9,5 x 9,5 µm) D/Gray (9,5 x 9,5 µm) Anmerkung, der Unterschied in der Pixel-Auflösung für Standardfarbe und Hi-Res Farbe: Hi-Res hat einen größeren Bereich und bessere Lichtempfindlichkeit aber eine andere Größe

11 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 11 ColorRanger E Technologie Spektrale Empfindlichkeit für Hi-Res Farbe und S/W Spektrale Empfindlichkeit für standard Farbe und S/W

12 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 12 ColorRanger E Technologie Gemessene Farbempfindlichkeit ist eine Kombination aus: Spektralem Anteil der ausgewählten Lichtquelle Der spektralen Farbempfindlichkeit des Sensors Der Objekteigenschaften Für eine gute Farbmessung müssen die beiden ersten Bedingungen kompensiert werden: Ohne Weißabgleich Nach einem Weißabgleich des Systems sollte ein weißes Objekt weiß sein! Eine individuelle Kontrolle der Farbkomponenten in der ColorRangerE Kamera erlaubt eine optimierte Farbdynamik. Über unabhängige Verstärkungs- und Belichtungseinstellungen kann jeder Farbkanal unabhängig eingestellt werden für eine ausgewogene Farbbalance. Nach Weißabgleich

13 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 13 ColorRanger E Technologie Farben (Rot, Grün, Blau) werden an etwas unterschiedlichen Positionen auf dem Objekt erfasst: Die ColorRanger Kamera kann diesen Effekt für gute Bilder ohne Farbversätze korrigieren. Die Farbdaten werden im icon Puffer verschoben und stehen korrigiert zur Verfügung. Versetzte Farben Korrigierte Farben

14 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 14 ColorRanger E Varianten ColorRanger E gibt es in drei Varianten: ColorRanger E x 477 for 3D + Color (RGB at 512 px) ColorRanger E x 477 for 3D + Color (RGB at 1536 px) ColorRanger E x 477 for 3D + Color (RGB at 1536 px) + HighRes Farbe (RGB at 3072 px) Eine ColorRanger E Kamera mit einem IR-Sperrfilter zur einfachen Trennung der Lichtquellen (Weißlicht / 3D Laser) ist Ende 2011 geplant. = +

15 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 15 ColorRanger E Applikationsbeispiele Inspektion von Holzbrettern: - Klassifikation nach Farb- und esthetischen Defekten Verifikation und Qualitätskontrolle von Bestückungen: - Teileidentifikation nach Farben und Bestückungskontrolle Prüfung des Backgrades, der Größe und der Kontur: - Aussortieren von Gebäck mit fehlerhaftem Aussehen Größe, Form und Farbgebung in der Lebensmittelindustrie: - Reifegrad und Qualitätskontrolle von Obst und Gemüse Inspektionen in der Pharmazeutischen Industrie: - Kontolle von Softgels, Kapseln oder Tabletten

16 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 16 ColorRanger E Applikationsbeispiele

17 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 17 Gastbeitrag: CLK GmbH, Münster Bildverarbeitung und Robotik in der Lebensmittelindustrie

18 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 18 Gastbeitrag: CLK GmbH, Münster Bildverarbeitung und Robotik in der Lebensmittelindustrie

19 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 19 Gastbeitrag Applikation Gemeinschaftliche Entwicklung einer visuellen Prüfung von Burger Paddys Aufgabe: visuelle Form-, Lage- und Fremdkörperprüfung

20 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 20 Techn. Vorgaben für das System Fremdkörper Farbe nicht fleischtypisch (Genauigkeit bis zu 2.5 mm x 2.5 mm bei ausreichendem Kontrast) Überlappung von zwei Produkten gefundenes Objekt größer als Sollvorgabe (einstellbare %-Abweichung; > 3%) Abstand zwischen zwei Produkten zu gering geringster Abstand zwischen 2 benachbarten Produkten Formfehler %-Abweichung von der Sollvorgabe (einstellbare %-Abweichung > 3%) Löcher in den Produkten Angabe der Fläche Vertiefungen und Erhöhungen ab 3mm Höhendifferenz und einem Flächendurchmesser von 3mm Schätzwert für das Volumen im Mittel über eine große Anzahl von Fleischstücken; hierzu ist für die Höhenbestimmung ein 3D-System eingeplant. Rechnerisch werden im Mittel bei 5000 Messungen ca. 1% Genauigkeit erreicht.

21 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 21 Visuelle Form-, Lage- und Fremdkörperprüfung bei Burger Paddys Realisierung mit ColorRangerE Gründe für den Ranger: - wenige Komponenten: ColorRangerE, Laser und Leuchteinheit dadurch kleiner Integrationsaufwand - Zuordnung 3D-Daten und Farbbild entfällt ein Ansprechpartner (Chronos Vision)

22 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf / CLK GmbH, Münster 22 Beispieldaten: Farbbild für Fremdkörperprüfung 3D-Daten zur Form- / Lageprüfung

23 Vision Academy, Erfurt / SICK Vertriebs-GmbH, Düsseldorf 23 Hochgeschwindigkeits-3D-Kamera mit Hochgeschwindigkeits-3D-Kamera mit leistungsstarker Farbverarbeitung leistungsstarker Farbverarbeitung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!