Tiefenkameras sind jetzt dabei, sich das industrielle Umfeld zu erobern.

Bild: iStock, kotoffei

Mit Echtzeit-Tiefendaten bewegte Objekte erkennen Räumlich sehen mit 3D-Vision

10.06.2020

Die industrielle Bildverarbeitung (Machine Vision) hat einen festen Platz in der Automation, vor allem in der Produktion und Qualitätskontrolle. Mit 3D-Vision kommt der nächste Schritt. Vor allem Robotik und autonome Transportsysteme (AGVs) können von 3D-Vision profitieren, denn entsprechende Kamerasysteme ermöglichen mit Echtzeit-Tiefendaten Positionierung, 
Orientierung, Tracking und Navigation.

Der Siegeszug der Tiefenkameras hat im Consumerbereich begonnen und ist jetzt dabei, sich das industrielle Umfeld zu erobern. Diese „Wurzeln“ haben durchaus Vorteile. Dazu zählen beispielsweise die großen Stückzahlen, die für erschwingliche Preise sorgen, aber auch kurze Produktlebens- und damit Entwicklungszyklen, die die Technik rasch voranschreiten lassen.

Die Technologie „von der Stange“ erleichtert zudem die Handhabung und wird nicht zuletzt auch dadurch die gesamte Vision-Entwicklung beschleunigen. Ein Vertreter dieser Technik sind die technologisch hochentwickelten, und dennoch relativ preiswerten RealSense-Kameras von Intel.

Fit für den industriellen Einsatz

Die Anforderungen in der industriellen Automatisierung sind jedoch andere als im Consumerbereich. 3D-Kameras für den industriellen Einsatz müssen in rauen Produktionsumgebungen funktionieren und auch schnell bewegte Objekte zuverlässig erkennen, beispielsweise wenn sie an Roboterarmen montiert sind.

Eine stabile und latenzfreie Datenübertragung über längere Entfernungen, etwa mit GigE-Vision, ist genauso ein Muss wie die unkomplizierte Integration. Framos als globaler Partner für Vision-Technologien hat hier mit der 3D-Kamera D435e Maßstäbe gesetzt, die die Entwicklung innovativer Vision-Anwendungen in den verschiedensten Branchen beschleunigen werden.

Die industrietaugliche Version der Intel RealSense-Kamera bietet Gigabit-Ethernet-Konnektivität sowie ein staub- und wassergeschütztes, stabiles Aluminiumgehäuse nach IP66-Standard. Sie arbeitet bei Umgebungsbedingungen zwischen 0 und 55 °C zuverlässig und ist auch sonst für den Einsatz unter rauen Produktionsbedingungen bestens gerüstet. Die Anschlüsse für Gigabit-Ethernet (M12) und Stromversorgung (M8, für 12 oder 24 V) sind schraubbar, halten also im Gegensatz zu USB-Kabeln auch bei Bewegungen oder Vibrationen.

Falls ohne extra Netzkabel gearbeitet werden muss, steht auch eine Variante mit Power over Ethernet (PoE) zur Verfügung. Vier M3-Montagelöcher am Gehäuse vereinfachen die Montage, zum Beispiel die Fixierung in Robotikanwendungen. Auch lange Übertragungswege sind kein Problem. Die direkt in der Kamera vorverarbeiteten Bilddaten können über bis zu 100 m lange Kabel übertragen werden.

Leistung kompakt verpackt

Im Innern der mit Abmessungen von 100 x 47 x 38 mm sehr kompakten und 250 g leichten Kamera steckt gut geschützt die leistungsfähige Technik. Die prinzipielle Funktion basiert dabei – genau wie beim Menschen – auf stereoskopischem Sehen. Durch die beidäugige Betrachtung von Objekten und Gegenständen entsteht eine echte, quantifizierte Tiefenwahrnehmung. Dazu ist die Kamera mit Intels D430 Tiefenmodul (Auflösung 0,9 MP), dem Intel D4 Vision-Prozessor für die Tiefenberechnung und einem zusätzlichen RGB-Kameramodul (Auflösung 2 MP) ausgestattet.

Die Kamera kann mit dem Intel RealSense SDK 2.0 und jeder anderen GigE-Vision-Software genutzt werden. Die einfache Bedienung, die unkomplizierte Integration als Plug&Play-fähige 3D-Vision-Lösung sowie der erschwingliche Preis erschließen der robusten Kamera zahlreiche Anwendungsbereiche, denn in immer mehr Branchen sind heute innovative 3D-Vision-Lösungen gefragt.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Interessante Möglichkeiten für die industriegerechte Tiefenkamera finden sich in der Robotik. Ein „sehender“ Roboter kann beispielsweise bei Pick&Place-Anwendungen unterschiedliche Teile erkennen und sie zielgerichtet ablegen, entweder auf einem Bearbeitungsplatz, einem Förderband oder einem fahrerlosen Transportsystem. Letzteres kann sich dann dank 3D-Vision ohne weitere Systeme wie Schienen, Marken oder Ähnlichem völlig autonom, sicher und frei im Raum bewegen und dabei Menschen oder anderen Systemen ausweichen. Eine weitere Anwendung sind medizintechnische Geräte, die sich dank Kamerasystem selbstständig immer optimal zum jeweiligen Patienten ausrichten.

Weitere Bereiche, die von innovativen 3D-Vision-Lösungen profitieren, finden sich in der kollaborativen Robotik. „Sehende“ Cobots können mit dem Menschen viel besser interagieren. Der Kollege Roboter wird dadurch leistungsfähiger und lässt sich flexibler einsetzen. Auch Gestensteuerung wird in diesem Zusammenhang zum interessanten Thema und selbst der Einzelhandel kann von 3D-Vision profitieren. Wenn Händler sehen können, wohin sich ihre Kunden wann bewegen und wo sie stehenbleiben, verrät ihnen das schon sehr viel. Tiefer gehende Erkenntnisse liefern dann intelligente Retail Analytics Tools. Die innovativen Möglichkeiten, die 3D-Vision erschließt, werden praktisch nur durch die Fantasie der Anwender begrenzt und man darf gespannt sein, wohin die Reise noch geht.

Bildergalerie

  • Dank der industriellen 3D-Kamera D435e mit GigE-Vision-Anschluss lässt sich 3D-Vision auch in rauen Umgebungen einfach integrieren.

    Bild: Framos

  • So sieht die Kamera: es entsteht eine echte, quantifizierte Tiefenwahrnehmung.

    Bild: Framos

  • Interessante Möglichkeiten für 3D-Vision finden sich in der Robotik, beispielsweise bei Pick&Place-Anwendungen.

    Bild: Framos

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