Sowohl in der Qualitätssicherung als auch der Fertigungskontrolle unterschiedlichster Industriebranchen sind intelligente Kameras, die alle Bildverarbeitungsroutinen selbstständig ausführen, als zuverlässige, leistungsstarke Machine-Vision-Lösungen etabliert. Aber: Standard-Kameras aus dem Katalog decken manchmal nicht alle Kundenanforderungen ab. So sind Dimen­sionierung, Sensortyp und Auflösung, Rechenleistung und Anbindung nur einige der Faktoren, die es zu beachten gilt. Daher bieten einige Hersteller die Möglichkeit, intelligente Kameras applikationsspezifisch als OEM-Produkte zu konfigurieren oder Sonderlösungen zu entwickeln, um eine bestmögliche Integration und Abstimmung zu realisieren.

Vielfach fragen Interessenten zwar nach ganz bestimmten Kameramodellen beziehungsweise spezifischen Merkmalen wie etwa einer Kamera mit einer Auflösung von 5 Megapixel oder einer besonders guten Rechenleistung – doch im Gespräch stellt sich oft heraus, dass diese Leistung überhaupt nicht nötig ist, sondern sich eine andere Kamera viel besser für den speziellen Anwendungsfall eignet. Ein Grund dafür ist zum Beispiel, dass die zuständigen Einkäufer nicht hinreichend über die Anwendung informiert sind beziehungsweise zu wenig Fachkenntnis im Bereich der Bildverarbeitung haben. Deshalb ist es wichtig, dass Bildverarbeitungs-Anbieter gründlich auf jede Anfrage eingehen, die Rahmenbedingungen prüfen und Kunden erschöpfend beraten, um zur optimalen – und kosteneffizienten – Bildverarbeitungslösung zu gelangen. Standard-Kameralösungen sind zwar die einfachste und schnellste Wahl, daneben gibt es aber eine Reihe von Maßnahmen, um das optimale System zur Verfügung zu stellen. Und dieses muss nicht zwangsläufig eine maßgeschneiderte Lösung oder ein exklusiv entwickeltes Produkt sein. Vielmehr können Standardmodelle oft bereits durch minimale Modifikationen angemessene Lösungswege aufzeigen.

Mit einem Spektrum, das dem Infrarotbereich nahekommt, erfüllt die intelligente Nahinfrarotkamera VC4067/NIR alle Voraussetzungen für den Nachteinsatz. Die licht­empfindliche Technologie liefert Bildaufnahmen bei Wellenlängen bis 1100 nm.

© Vision Components

Ein Beispiel einer solchen Entwicklung, die auf einem vorhandenen Modell basiert, ist die intelligente Nah­infrarot-Kamera „VC4067/NIR” von Vision Components (VC). Die ursprüngliche Kundenanfrage nach einer IR-Kamera wurde zunächst negativ beantwortet, da VC zu diesem Zeitpunkt weder IR- noch NIR-Kameras im Sortiment hatte. Erste Tests ergaben jedoch, dass das Unternehmen bereits standardmäßig Sensoren einsetzte, die gute Ergebnisse im NIR-Bereich erzielten. Dies war der Ausgangspunkt der weiteren Entwicklung: Durch eine relativ einfache Modifikation der Standardkamera VC4067 war es möglich, ohne hohe Entwicklungskosten eine NIR-Kamera zu entwickeln und dem Kunden innerhalb weniger Wochen eine eigene Lösung zu präsentieren. Gleichzeitig wurde so das Unternehmens-Portfolio erweitert.

Auch die Entwicklung der „nano Smart Kameras“ lässt sich auf eine Kundenanfrage zurückführen. Ursprünglich entwickelt wurde dieses Modell zur Integration in kleine Passagierflugzeuge für die Bodenüberwachung – zudem war die Nutzung als Onboard-Entertainment geplant, bei der den Passagieren Aufnahmen der aktuell überflogenen Erdoberfläche gezeigt werden sollte. Hierfür wurde eine extrem kleine Platine benötigt – realisiert durch ein Standardplatinenmodell, das durch eine doppelseitige Bestückung auf die Hälfte der Platinengröße reduziert wurde. Dieses Projekt wurde zwar letztlich nicht umgesetzt, nichtsdestoweniger basieren inzwischen mehrere Kameraserien auf dieser Entwicklung: die bereits erwähnte VC-nano-Serie, 3D-Vision-Komplettsensoren, die Linienlaser und intelligente Kamera in einem Gehäuse unterbringen, sowie Vision-Komplettsensoren, die eine intelligente Kamera und eine seitliche Beleuchtung in einem Gehäuse vereinen.

Eine weitere Möglichkeit, zur geeigneten BV-Lösung zu gelangen, sind OEM-Kameras, die vollständig an spezifische Anforderungen angepasst sind. OEM-Kameramodelle erlauben größtmögliche Freiheiten, was die Form der Platine und die sonstige Ausstattung der Kamera betrifft: Alles kann individuell festgelegt werden. Dabei erleichtert ein modularer Aufbau der Kameras die Wahlfreiheit – so können Nutzer den gewünschten CCD- oder CMOS-Sensor, den Prozessor sowie den Programm- und Bildspeicher gezielt auswählen.

Der passende Software-Ansatz

Die VC nano 3D lässt sich frei für 3D- und 2D-Prüfaufgaben parametrieren. Neben der intelligenten Kamera beherbergt das Gehäuse einen Linien­laser mit einer Leistung von 5 mW.

© Vision Components

Ein weiterer wichtiger Faktor in Sachen Bildverarbeitung ist das Zusammenspiel zwischen Hard- und Software. So hat Vision Components beispielsweise das eigens für die Bildverarbeitung entwickelte Echtzeit-Betriebssystem „VCRT” zu einem mehrstufigen Konzept ausgebaut, um die Programmierung der intelligenten Kameras zu erleichtern. Die Bildverarbeitungsbibliotheken haben eine Überarbeitung für den PC-Einsatz erfahren, so dass sich zur Programmierung, die in C oder C++ erfolgen kann, nun auch die Microsoft-Entwicklungsumgebung Visual Studio 2010 nutzen lässt. Somit entfällt das Compilieren in der Programmierphase, die Software kann auf dem Rechner entwickelt und ausgetestet werden. Unter gewohnter Microsoft-Umgebung erfolgt das Durchlaufen der einzelnen Programmstufen auf dem PC.

Einen Schritt weiter geht die VC-Tochter Notavis mit der Machine-Vi­sion-Skriptsprache „MVNova”. Diese basiert auf der Open-Source-Skript­sprache „Lua”, wodurch Hochsprachenkenntnisse für die Programmentwicklung überflüssig sind. Sämtliche Software-Bibliotheken von Vision Components sind integriert. Das Tool umfasst einen Script Interpreter, der das Compilieren unnötig macht. Zudem unterstützt MVNova aktiv die Fehlersuche und vereinfacht das Debugging. Daneben beinhaltet das Tool alle optimierten C-Funktionen der VC-Bibliotheken, so dass kein Geschwindigkeitsverlust auftritt. Ein integrierter Webserver sorgt für Browser-Kompatibilität der intelligenten Kameras.

Autor: Jan-Erik Schmitt ist Geschäftsführer der Firma Vision Components in Ettlingen.