Antriebssteuerung und Remote Control mittels intelligenter WEB-Cameras

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Beate Hofmann
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1 Antriebssteuerung und Remote Control mittels intelligenter WEB-Cameras 1. Fachwissenschaftliches Kolloquium für Angewandte Automatisierungstechnik in Lehre und Entwicklung Fachhochschule Pforzheim 11. und

2 Zielstellung Objekterfassung mittels Kamera remote control B&B Anforderungen Möglichkeiten und technische Ressourcen Kommunikationsmöglichkeiten Aufbau des Automatisierungssystems Robotersteuerung Vernetztes Antriebssystem Vorführung

3 Anforderungen 1 Anforderungen 2 STEUERN UND REGELN VON ANTRIEBEN Hardware Controller, Hardund Soft-SPS zentral entfernt von beliebigem Punkt Echtzeitanforderungen Software BEDIENEN UND BEOBACHTEN Kommunikation Ethernet, Feldbusse, ISDN, DSL, USB2, RS 232 Internetbrowser Firmware

Punkt Echtzeitanforderungen Software BEDIENEN UND BEOBACHTEN

4 Anforderungen 3 Ereignisse erfordern schnelle und vom Anwender konfigurierbare Aktionen Ereignisse Bewegungsänderungen Akustische Signale Farbumschläge Distanzüberschreitungen Positionsbestimmung Time Übertragungsrate Internet, Intranet Protokolle: TCP/IP Aktionen Audiosignale, Videosequenzen Stellsignale, FTP, Busprotokolle Öffnen Webbrowser Steuern von elektrischen Antrieben Bedienen und Beobachten Workplace-Sharing Forderung: Übertragung vom Sensor zum Aktuator abtastend - deterministisch,

Protokolle: TCP/IP Aktionen Audiosignale, Videosequenzen Stellsignale, FTP, Busprotokolle Öffnen Webbrowser Steuern von

5 Abtastzeiten Anwendung Kommunikation Zeitanforderungen Office, Standard stochastisch asynchron Positionsantriebe deterministisch < (5-10) ms Interpolierende Antriebe deterministisch < (0,2-5) ms Mehrachsantriebe deterministisch < ( ) ms Die geforderten Abtastzeiten werden durch das Ethernet-Zugriffsverfahren nicht garantiert. Die Einschränkung der Teilnehmeranzahl, Beschränkung auf Intranet und Einsatz kleinerer Netze mit Switchingtechnologie bieten bereits jetzt Lösungsansätze und -möglichkeiten. Die gleichzeitige Nutzung von Office-Anwendungen sowie azyklische Anwendungen bei der Parametrierung stellen z.b. potentielle Störquellen dar.

2) ms Die geforderten Abtastzeiten werden durch das Ethernet-Zugriffsverfahren nicht garantiert.

6 Wahl des Kameratyps Auflösung (Pixel) Frame-Rate (Fps),max. Schnittstellen Anwendersoftware Anschaffungskosten ( ) von bis von bis 160x x960 COM, USB, ISDN DSL ETHERNET Motion Detection, Pick& Place, Objekterkennung Farbumschläge von bis Die einzusetzenden Web-Kameras müssen Minimalanforderungen genügen. Frequenzwahl von 50 oder 60 Hz, Auflösung 360 x 240, Farbtiefe 8 Bit. und 15 bis 30 Fps. Die Ergebnisse sind dabei nicht überzeugend. Bereits Verbesserungen durch eine Kamera mit der Auflösung von 640x480 Pixel bei 24 Bit Farbtiefe und 30 Fps würden jedoch einen Datenstrom von über 200 Mbit/s fordern.

Objekterkennung Farbumschläge von 30 60 20 1000 bis Die einzusetzenden Web-Kameras müssen Minimalanforderungen genügen.

7 Realisierung Bewegungserkennung und Auswertung auf der Kamera mit direkter Prozessanbindung mit SPS Einbindung mit B&B System I. als Sicherheitsbereichüberwachung II. mit B&B-Systems als Wegpunkterkennung

8 Lösungsansätze 1 WEB-CAMERAS im Low Cost-Bereich Beispiele: Camera Logitech QuickCAM MiniPenCam Creative WEB CAM Philips ToUCam Informationsverarbeitung mittels: SOFTWARE Free- und Shareware Mega Camera Manager LiveCam2.0Pro Logitech ImageStudio Creative WEB CAM Monitor! Maskierung Eigenschaften: max. 640x480, 30 Bilder/Sekunde Schnittstellen, Flexibilität, hoher Aufwand zur Integration

Mega Camera Manager LiveCam2.0Pro Logitech ImageStudio Creative WEB CAM Monitor!

9 Software LiveCam2.0/Pro Kamera Logitech QuickCam 320x240 Mini PenCam AipTek Maga Cam 640x480

10 Lösungsansätze 2 Automatisierungstechnische Lösung Z.B. WIN CC mit SPS, Messenger und Guardian, ProTool/Pro Vorteil: Nachteil: einfache Einbindung in die Automatisierungswelt, Schnittstellenvielfalt höhere Kosten

ProTool/Pro Vorteil: Nachteil: einfache Einbindung

12 Lösungsansätze 3 Einsatz von WEB-Cameras Vorteile: Nachteile: Dezentrale Strukturen Betrieb ohne PC möglich Vielzahl von Schnittstellen Parametrierung, Betrieb und Steuerung übers Internet. Kosten der Kommunikation Der Kamerabetrieb ist grundsätzlich auch ohne Internet möglich.

Schnittstellen Parametrierung, Betrieb und Steuerung übers Internet.

13 WEBCam-Auswahl MOBOTIX- Kamera Mobotix AG Kompression hard JPEG hard JPEG hard JPEG soft JPEG Bezeichnung AXIS 2120 eyetelligent flexwatch cam50 Produzent Axis Communication Compu Shack Seyeon Tech Co., Ltd. Bewegungskennung ja ja ja ja RAM [MB] FLASH [MB] Extra FLASH nein Compact Flash nein optional Frei [MB] 8 1,3 ja 12 Digital Ein- und Ausgang Analog Ein- und Ausgang 1/1 1/1 2/1 1/1 nein 1 nein nein Video Ein- und nein nein ja nein Ausgang Video Ausgang nein nein ja nein LAN [Mbit/s] 10/ /100 10

Bewegungskennung ja ja ja ja RAM [MB] 16 4 16 32 FLASH [MB] 4 4 2 8 Extra FLASH nein Compact Flash nein optional Frei [MB] 8 1,3 ja

14 WEBCAM eyetelligent

15 Parametrierung und Betrieb wo und womit? Software Zur Zur Inbetriebnahme. Inbetriebnahme. Auf Auf dem dem PC PC und und in in der der Kamera Kamera Zur Zur Maskierung Maskierung auf auf dem dem PC PC Synchronisation Synchronisation mit mit Kamera Kamera Motiondetection Motiondetection RS RS Ethernet ISDN ISDN Internet In In der der Kamera Visualisierung usw. usw. auf auf dem dem PC PC Grundsätzlich ist die ausschließliche Nutzung des Internet möglich Grundsätzlich ist die ausschließliche Nutzung des Internet möglich

Auf Auf dem dem PC PC und und in in der der Kamera Kamera Zur Zur Maskierung Maskierung auf auf dem dem PC PC Synchronisation

16 Beispiel 1 2 Bin I/O 2 Ana I/O

17 Maskierung WIN CC - Einbindung b a Abb.6.2: Maskierung a) Definierte Maske b) Maskenmanager

18 Beispiel 2 2 Bin I/O 2 Ana I/O

19 Beispiel 3 WLAN WAN WIN CC CPU CP ET200M Workplace- Sharing Safety- Systems

20 Maske erstellen mit Eyecon Maske erstellen Eigenschaften festlegen auf Kamera übertragen Probleme: durch Rechteckmaskierung ist Genauigkeit beschränkt billiges Objektiv (verzerrte Darstellung) Softwareprobleme

Probleme: durch Rechteckmaskierung ist Genauigkeit

21 Maskenaktivierung in der Kamera Problem: nur eine aktive Maske

22 Regeln erstellen Ereignis erstellen und mit Aktion verknüpfen

23 Prozesserkennung 1 Maske für Positionserkennung nur eine Maske wird ausgewertet Bewegungsablauf muss bekannt sein Maske zwischen den Wegpunkten

24 Prozesserkennung 2 mehreren Masken entweder zwischen Wegpunkten (vorgegebener Ablauf) oder auf (ist exakter) Position Reaktion erfolgt auf Änderung wenn auf Position, keine bewegende Teile

25 Antriebssteuerung und Remote Control mittels intelligenter WEB-Cameras Vorführung: Fachhochschule Pforzheim 11. und

26 Versuch Robotersteuerung

27 CPU PC /WINCC Office Home S7 MPI DRIVE- UNIT 1. Video beobachten Roboter 2. Video Motiondetection live 3. Beobachten Roboter mit WEB Browser 4. Beobachte Roboter mit eycon 5.Steuermöglichkeiten mit eycon DEMO 1

28 Versuch vernetztes System

29 CPU CP 315 2DP 343 IT PC (WIN CC) Office Home ET200M L1 L2 L3 SIMOCODE DP 1. WEB Browser Prüfen CPU CPIT 2. Bedienen u. Beobachten WINCC 3.Überprüfen SPS Anwenderprogramm 4. Zu- und Abschalten SPS 5. Überlast DEMO 2

30 Überlastauslösung mit thermischem Gedächtniss t ,15 Abschaltzeitpunkt Minuten CLASS 30 CLASS 25 CLASS 20 CLASS 15 CLASS 10 CLASS 5 Sekunden ,7 1 2 x I 5 e 8 3-polige symmetrische Belastung

31 Vielen Dank für Ihr Interesse

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