Während der letzten Jahre hat sich die industrielle Bildverarbeitung (Machine Vision) einen festen Platz in der Automation gesichert, vor allem in den traditionellen Feldern wie Produktion und Qualitätskontrolle. Mit 3D-Vision folgt nun der nächste Schritt – die Technik hat das Potenzial, ganze Branchen zu verändern. Intelligenten, „sehenden Geräten“ wird die Zukunft gehören. Robotik, autonome Transportsysteme oder medizinische Geräte können von Machine-Vision-Anwendungen profitieren, zumal es mittlerweile industriegerechte Kamerasysteme gibt, die selbst schnelle Objekte unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig erkennen. Ihre Tiefendaten bilden die Basis für vollautomatisierte Prozesse in Produktionslinien. Zum Beispiel in der Logistik und bei Industrieanwendungen, in denen intelligente Geräte autonom Entscheidungen treffen.
Der Siegeszug der Tiefenkameras hat im Konsumgüterbereich begonnen und ist gerade dabei, sich das industrielle Umfeld zu erobern – und diese „Wurzeln“ haben durchaus Vorteile. Hierzu zählen beispielsweise die großen Stückzahlen, die erschwingliche Preise ermöglichen, ebenso wie kurze Produktlebens- und Entwicklungszyklen, die die Technik rasch voranschreiten lassen. Ein Vertreter der Technik sind die technisch hochentwickelten, dennoch preiswerten Intel RealSense Kameras.
Fit für den industriellen Einsatz
Die Anforderungen in der industriellen Automatisierung sind jedoch andere als im Konsumgüterbereich. 3D-Kameras für den industriellen Einsatz müssen in rauen Produktionsumgebungen funktionieren und schnell bewegte Objekte zuverlässig erkennen. So beispielsweise an einem Roboterarm. Eine stabile und latenzfreie Datenübertragung über längere Entfernungen, etwa mit GigE-Vision, ist genauso ein Muss wie die unkomplizierte Integration. Framos – globaler Partner für Vision-Technik – hat die 3D-Kamera Serie „D400e“ (Bild 1 D435e) auf den Markt gebracht.
Die industrietauglichen Versionen der Intel RealSense Tiefenkameras bieten einen Gigabit-Ethernet-Anschluss sowie ein staub- und wassergeschütztes, stabiles Aluminiumgehäuse mit IP66-Schutzklasse. Die Kamera arbeitet bei Umgebungsbedingungen zwischen 0 und 55 °C zuverlässig und ist damit für den Einsatz unter rauen Produktionsbedingungen ausgelegt. Die Anschlüsse für Gigabit-Ethernet (M12) und Stromversorgung (M8, für 12 oder 24 V) sind schraubbar und halten so im Gegensatz zu USB-Kabeln Bewegungen oder Vibrationen stand. Power over Ethernet (PoE) steht ebenso zur Verfügung. Lange Übertragungswege von bis zu 100 m sind mit Ethernet kein Problem.
Leistung kompakt verpackt
Mit Abmessungen von 100 x 47 x 38 mm ist die Kamera kompakt und mit 250 g zudem leicht. Die prinzipielle Funktion basiert dabei – genau wie beim Menschen – auf stereoskopischem Sehen. Mithilfe der beidäugigen Betrachtung von Objekten und Gegenständen entsteht eine echte, quantifizierte Tiefenwahrnehmung (Bild 2). Hierzu ist die Kamera mit Intels Tiefenmodulen (D430, bzw. D410, Tiefenauflösung bis zu 1280 x 720), dem Intel D4 Vision-Prozessor für die Tiefenberechnung und einem zusätzlichen RGB-Kameramodul (Auflösung bis zu 1920 x 1080) ausgestattet. Die D400e Kameras sind mit Intels „RealSense SDK 2.0“ nutzbar.
Die D400e Serie ist auch als Modul erhältlich. Dadurch können die Komponenten einfacher in neue und bestehende Designs und Konfigurationen integriert werden, auch bei geringem verfügbarem Bauraum. Alle D400e Kameramodule werden mit den entsprechenden Intel® RealSense™ Tiefenkamera-Modulen, mit dem FRAMOS Bildverarbeitungsmodul D4 und den dazugehörigen Interposer-Kabeln geliefert.
Von Robotik bis Medizin
Interessante Anwendungsmöglichkeiten für die Tiefenkamera finden sich in der Robotik. Ein „sehender“ Roboter kann beispielsweise bei Pick-and-Place-Anwendungen unterschiedliche Teile erkennen und sie zielgerichtet ablegen, entweder auf einem Bearbeitungsplatz, einem Förderband oder einem fahrerlosen Transportsystem (Bild 3). Letzteres kann sich dank 3D-Vision ohne weitere Systeme wie Schienen, Marken oder Ähnlichem völlig autonom, sicher und frei im Raum bewegen. Es kann hierbei Menschen oder anderen Systemen ausweichen. Eine weitere Anwendung sind medizintechnische Geräte, die sich dank Kamerasystem selbstständig optimal zum jeweiligen Patienten ausrichten.
Eine weitere Anwendung, der von 3D-Vision-Anwendungen profitiert, sind kollaborative Roboter, sogenannte „Cobots“. Mithilfe der Kamera können sie mit dem Menschen besser interagieren. So wird der „Kollege“ Roboter leistungsfähiger und lässt sich flexibler einsetzen. Weitere Anwendungsgebiete sind die Gestensteuerung sowie der Einzelhandel: Händler können sehen, wann sich ihre Kunden wohin bewegen und wo sie stehenbleiben. Tiefer gehende Erkenntnisse liefern intelligente Retail Analytic Tools. Die Möglichkeiten, die 3D-Vision erschließt, sind praktisch nur von der Fantasie der Anwender begrenzt – man darf gespannt sein, wohin die Reise geht.
Über den Autor
Ferdinand Reitze ist als Produktmanager für die FRAMOS 3D-Produkte verantwortlich. Seine Hauptaufgabe besteht darin eine fundierte Strategie für die Tiefensensorik zu gestalten. Dafür steht er in engem Kontakt mit Kunden und Partnern, ist zuständig für die Marktbeobachtung und für die Indentifizierung von Trends. Dabei stehen die Anforderungen der Kunden für Ferdinand immer im Mittelpunkt. Seine Erfahrungen im Vertrieb, in der strategischen Geschäftsentwicklung und seine Neugier auf neue Technologien machen ihn zu einem wertvollen Mitglied der FRAMOS Familie.
