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11-2018

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Bildverarbeitung Bild 3:

Bildverarbeitung Bild 3: Die Form des Lichtblitzes für die Kamera der parallel geschalteten LED-Treiber aus Bild 2 sehen gleich aus, unabhängig von der Länge der PWM-Ausschaltdauer. Die Signalformen zeigen, dass ein 10 µs langer Puls nach (a) 10 ms und (b) einer Sekunde, gleich ist. Der LED-Blitz des LT3932 bleibt auch gleich nach einer PWM-Ausschaltdauer von einem Tag oder länger Ladung seines Ausgangskondensators ungefähr auf dem Zustand der letzten beiden Spannungszustände, indem er Strom an diesen Kondensator liefert, da dieser Energie verliert. Jeder Leckstrom, den dieser Kondensator in langen Ausschaltperioden hat, wird von dem kleinen Erhaltungsstrom ausgeglichen. Wenn der nächste PWM- On-Puls startet schalten die PWM- MOSFETs jedes Konverters wieder ein und der Ausgangskondensator beginnt ungefähr im selben Zustand hochzufahren wie beim letzten Puls, egal, ob 10 ms oder Bild 4: Beispiel einer Bildverarbeitung an einem industriellen Förderband. Inspektionssysteme bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, doch die Blitzlichter müssen schnell und sauber sein ein ganzer Tag vergangen sind. Da dieses System keinen Master und keine Slaves hat, liefern alle Konverter die gleiche Menge Strom und teilen sich die Last. Es wird empfohlen, dass sich alle der parallel geschalteten LED-Treiber den gleichen synchronisieren Takt teilen und phasengleich arbeiten. Dies stellt sicher, dass alle Konverter ungefähr die gleiche Phase der Welligkeit ihrer Ausgangskondensatoren haben, so dass Brummströme nicht zurück, oder zwischen den verschiedenen Konvertern laufen. Es ist wichtig, dass die PWM-Pulsformen mit dem 2-MHz-Synchronisationstakt in Phase bleiben. Dies stellt wiederum sicher, dass die Form des LED-Lichtblitzes rechteckig und ohne Jitter bleibt, was die besten Bildverarbeitungsergebnisse erbringt. Die Demoschaltung des LT3932 ist dafür entwickelt, um 1 A LED- Strom als abwärts wandelnder LED- Treiber an eine oder zwei LEDs zu liefern. Es kann einfach modifiziert oder parallelgeschaltet werden, wie in Bild 2 gezeigt, um höhere Ströme, Spannungen zu liefern oder Parallelbetrieb zu erlauben. Bild 1 demonstriert, wie zwei dieser Schaltungen einfach miteinander verbunden sind, um aus einem 24-V-Eingang 10 µs lang 3-A-Strompulse durch vier LEDs zu treiben. Zu Testzwecken kann ein Pulsgenerator für das synchronisierte Taktsignal eingesetzt werden, wie in Bild 1 dargestellt. In einem maschinellen Bildverarbeitungssystem in der Fertigung kann ein Takt-Chip verwendet werden, um die synchronisierten SYNCund PWM-Pulse zu generieren. Für Pulse mit höherem Strom schaltet man weitere DEMO-Boards parallel zusammen. Zusammenfassung Maschinelle Bildverarbeitungssysteme können parallel geschaltete LED-Treiber benutzen, um schnelle, quadratische Hochstrompulse zu generieren, die für die automatische Bildverarbeitung benötigt werden. Die proprietäre Kamerablitzlichttechnik des LED-Treibers LT3932 kann für höhere Ströme ausgebaut werden, indem man mehrere Konverter parallel zusammen schaltet. Pulse mit 3 A und höher in der Größenordnung von Mikrosekunden sind mit zwei parallel geschalteten LT3932 möglich, selbst bei langen Ausschaltperioden. Die Form des LED-Blitzes für die Kameras bleibt quadratisch und ohne Jitter, völlig unabhängig davon, wie lange die Ausschaltdauer zwischen den LED- Blitzen auch sein mag. ◄ 150 PC & Industrie 11/2018

Bin-Picking-Zelle um eine Teileerkennung erweitert Bildverarbeitung bsAutomatisierung GmbH www.bsgruppe.com Der so genannte Griff-in-die-Kiste (Bin Picking), also das Vereinzeln chaotisch liegender Teile, gewinnt im Bereich der Materialzuführung immer mehr an Bedeutung. Um den steigenden Anforderungen in diesem Bereich weiterhin gerecht zu bleiben und ihre führende Rolle weiter auszubauen, erweitert die Firma bsAutomatisierung ihre BinPicking Zelle um eine Teileerkennung auf Basis des erweiterten strukturierten Lichts. Dieses Verfahren kann neben der schon verfügbaren Stereo-3D- Kamera je nach Anforderung eingesetzt werden. Die neu eingesetzte Kamera erlaubt es den Arbeitsbereich mit 3,2 Millionen Punkten innerhalb von 400 ms zu erfassen. Damit können für die gesamte Applikation Taktzeiten kleiner 10 s realisiert werden. Die enge Zusammenarbeit mit führenden Kameraherstellern bietet für beide Seiten herausragende Vorteile. Die Kamerahersteller können das Feedback aus der praktischen Anwendung zur Optimierung ihrer Geräte nutzen, die Fa. bsAutomatisierung kann bei neuen Projekten zusätzlich auf die Erfahrung der Hersteller zurückgreifen um die gestellte Aufgabe optimal zu lösen. Die Auswertung der 3D-Bilder basiert anschließend auf der Softwarebibliothek HALCON. Durch die von der Fa. bsAuto matisierung speziell für das Bin Picking entwickelte Anwendungssoftware können z. B. neue Typen „offline“ am PC eingelernt werden. Aufwändige Tests an der produzierenden Anlage entfallen und die Stillstandszeiten werden minimiert. Auch die nötige Kalibrierung von Roboter zu Kamera erfolgt automatisch. Die Software errechnet daraus die Montageposition der Kamera und die 3D-Daten werden sofort im Koordinatensystem des Roboters repräsentiert. Die Zielkoordinaten der gefundenen Teile sowie ein Abbild des restlichen Kisten inhalts werden als dynamisches Hindernis an ein Softwaremodul weitergeleitet, das daraus zusammen mit den CAD-Daten der Zelle, des Roboters und des Greifers eine kollisionsfreie Roboterbahn generiert. Diese wird in die Robotersteuerung übertragen und ausgeführt. Selbstständige Korrektur Aufgrund von Ungenauigkeiten, nicht sichtbaren Hindernissen und verrutschenden Teilen kann es dazu kommen, dass der Greifversuch fehlschlägt. Über verschiedene Sensoren im Greifer und über eine Kollisionsüberwachung zwischen Greifer und Flansch erkennt der Roboter dies, fährt selbstständig aus der Kiste und versucht es an anderer Stelle erneut. Ein manueller Eingriff ist nicht nötig. Der ganze Vorgang wird von einer SPS kontrolliert und gesteuert. Sie ist es auch, die dem Bildverarbeitungssystem sagt, wann in welcher Kiste nach welcher Art von Teilen gesucht werden soll. Die SPS übernimmt auch die Koordination aller weiterer nötigen Aufgaben die für die Bearbeitung der gestellten Aufgabe nötig sind. Software Zusätzlich zu den Bildverarbeitungsaufgaben für das Bin Picking, wird die 3D-Bildverarbeitung auch immer häufiger für die Qualitätskontrolle genutzt, da das Bauteil hier ganzheitlich geprüft werden kann. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wurde ein Softwaremodul entwickelt, mit dem kundenspezifische Module direkt in der Anwendungssoftware lauffähig sind. Dadurch entfällt die übliche Portierung in die Anwendersoftware, was sich wiederum positiv auf die Entwicklungszeit bei Sonderapplikationen auswirkt. Perfekte Kombination Die Kombination aus modularem Zellenkonzept und leistungsstarker Bildverarbeitung bieten die Möglichkeit die unterschiedlichsten Aufgaben effizient zu bewältigen. Die Kamera, die Zelle und der Roboter werden jeweils perfekt auf die zu erledigende Aufgabe abgestimmt. Für kleine Gebinde (bis zu 30 cm Kantenlänge) kommt so die Bin- Picking-Zelle S zum Einsatz. Das obere Ende der Standardzellen bildet die BinPicking-Zelle L. In dieser finden zwei Gitterboxen Platz. Sollte das Portfolio nicht ausreichen sind zusätzlich noch Sondergrößen möglich. ◄ PC & Industrie 11/2018 151

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