Ein Vision-Sensor ist ein Bildverarbeitungssystem, das auf eine bestimmte Aufgabe optimiert ist. Der Vision-Sensor nimmt Bilder auf, wertet sie mit Bildverarbeitungsalgorithmen aus und löst dann eine entsprechende Reaktion aus.
Abgrenzung zu Smart-Kamera
Sie unterscheiden sich von einer Smart-Kamera wie folgt:
| Merkmal |
Vision-Sensor |
Smart-Kamera
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| Bildverarbeitungsalgorithmen |
Beschränkte, vorgegebene Anzahl |
Frei programmierbar
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| Inbetriebnahme |
Parametrieren oder Einlernen |
Programmieren
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| Bildrate |
bis zu 120 frames per second |
je nach Typ, bis zu 3000 fps möglich
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| Bildauflösung |
QVGA – VGA |
je nach Typ, meist mehr als 1024 × 768 Pixel
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Spezialisierung
Vision-Sensoren sind auf bestimmte Anwendungsfelder (Branchenlösung) spezialisiert und für wenig komplexe Bildverarbeitungsaufgaben geeignet. Sie enthalten Schnittstellen zur Kommunikation, zum Beispiel Ethernet, aber auch industrietaugliche 24-Volt-Schnittstellen zum Anschluss an SPS oder Pneumatikventile.
Aus Gründen einer einfachen Bedienung ist die Anzahl der hard- und softwareseitigen Bedienelemente stark reduziert, so dass meist nur geringe Anpassungen an die Applikation möglich sind.
Bestandteile
Ein Vision-Sensor besteht typischerweise meist aus folgenden Komponenten:
- Integrierte Beleuchtung meist Leuchtdioden
- Integriertes Objektiv
- ein bildgebender Sensor zum Beispiel CCD- oder CMOS-Sensor und dessen Ansteuerung
- einem Festspeicher für die Firmware und die aktuelle Sensorparametrierung
- einem Bild- und Datenspeicher meist als RAM ausgeführt
- einem Echtzeit Bildverarbeitungsprozessor, realisiert als DSP, CPU, FPGA oder als (Embedded) PC
- Anwendungsspezifische Informationsverarbeitung
- Schnittstelle zum Anschluss an einen externen Rechner meist USB, Ethernet – selten FireWire
- digitale Ein- & Ausgänge in 24 V Technik zum Anschluss z. B. an eine SPS
Typen
- Einknopf-Sensoren mit Einlern-Knopf als einzigem Bedienelement (i. A. zum Einlernen eines Musters)
- applikationsspezifische Sensoren mit wenigen einzustellenden Parametern (z. B. Sensoren für Druckbilderkennung, DataMatrix-Code-Leser), Einstellung durch eine Handtastatur oder ein abgesetztes Bediengerät
- Universalsensoren (general-purpose sensor) mit Bedienoberflächen zur umfangreicheren Parametrisierung (PC-Bedienoberfläche)
Die zuletzt genannten Universalsensoren besitzen nachstehende für Prüfabläufe typische Funktionen:
| Funktion |
Beschreibung |
Anwendung
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| Grauwertvergleich |
prüft die prozentuale Helligkeit |
Unterscheidung von hellen und dunklen Teilen
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| Kontrasterkennung |
prüft den Kontrast im Bild |
Anwesenheitsprüfung z. B. Schriftzug auf Teil
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| Pixelzählung |
zählt die Anzahl der Pixel mit einem bestimmten Grauwert |
Teileunterscheidung, Formprüfung
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| Konturanalyse |
prüft die Form |
Teileunterscheidung z. B. Rechteck vs. Dreieck
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| Mustererkennung |
sucht ein eingelerntes Muster im Bild |
Teile finden, zählen, Unterscheidung von Gut-/Schlecht-Teil
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| Distanzvergleich |
ermittelt den Abstand zwischen zwei Grauwertkanten in Pixeln |
Sortieren von unterschiedlich breiten / hohen Teilen
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Weblinks
