Imago Technologies

Vom Auto in die Industrie

23. Juni 2022, 9:18 Uhr | Carsten Strampe

Eine Offline-Analyse hochauflösender Videoaufnahmen in Slow-Motion ermöglicht die schnelle Beseitigung von Fehlerquellen.

Im Auto auf dem Armaturenbrett installiert, bewähren sich DashCams als Beweismittel im Straßenverkehr. Mit der Entwicklung einer DashCam für die Industrie lassen sich deren Vorteile auch in der Fertigung nutzen.

Seit 2018 sind DashCams in Deutschland als Beweismittel bei Verkehrsunfällen zulässig. DashCams werden im Auto auf dem Armaturenbrett installiert und nehmen das Verkehrsgeschehen ununterbrochen in einer Schleife auf. Im Falle eines Unfalls stoppt die Aufnahme nach einer festgelegten Zeit. Mit einer Videosequenz, die die Abläufe von wenigen Sekunden vor bis nach dem Unfall zeigt, kann so oftmals die Schuldfrage geklärt werden.

Auch in der Industrie ereignen sich immer wieder unvorhersehbare Störfälle, deren Ursprung zweifelsfrei und möglichst schnell nachvollzogen werden muss, um durch geeignete Gegenmaßnahmen einen zuverlässigen Ablauf der Produktion sicherzustellen. Doch plötzliche Maschinenstillstände, Störungen während der Zuführung von Produkten beziehungsweise Materialien oder wiederholte Prozessfehler lassen sich häufig nicht auf einfache Weise erklären. Zudem befindet sich der Ursprung solcher Störungen oft an unzugänglichen Stellen, was die Suche nach den Gründen erschweren kann.

Mit der Entwicklung der ‚Industrial DashCam‘ (IDC) überträgt Imago Technologies die grundlegende Idee einer DashCam im Straßenverkehr auf den industriellen Einsatz. Mit ihr ist es möglich, hochauflösende Videoaufnahmen zu generieren, die nach dem Auftreten eines Fehlers offline und in Slow-Motion abgespielt werden können, um Details genau zu studieren, dadurch die Abläufe exakt zu verstehen und auf dieser Basis Fehlerquellen zu beseitigen.

Der Aufnahme-Zeitpunkt

Nicht selten läuft eine Anlage tagelang problemlos, bevor Fehler zu einem beliebigen Zeitpunkt erneut auftreten. Mit ihrem Datenspeicher- und Trigger-Konzept stellt die industrielle DashCam dem Anwender unabhängig vom Fehlerzeitpunkt eine aussagekräftige Videosequenz von bis zu 20 Sekunden Länge zur Verfügung, ohne unnötige Videoaufnahmen zu generieren. Die Kamera nimmt – wie DashCams im Kfz – laufend auf und überschreibt den Speicher immer wieder mit neuen Videodaten. Erhält die industrielle DashCam über den integrierten Triggereingang ein Fehlersignal von einem angeschlossenen Sensor oder einer SPS in der Anlage, kann sie je nach eingestelltem Modus ein Video der 20 Sekunden vor oder nach diesem Signal oder auch eine Sequenz von zum Beispiel je zehn Sekunden vor und nach dem Auftreten des Fehlers abspeichern. So kann der Anwender je nach Einsatzfall den perfekten Zeitpunkt für die Videoaufnahme einstellen, um eine optimale Basis für die Fehleranalyse zu erhalten.

Ein Beispiel aus der Praxis: Ein Kunde in Sydney fügt in sehr hoher Geschwindigkeit Beipackzettel zu einer Verpackungsschachtel – doch von Zeit zu Zeit verfehlen sie ihr Ziel und landen daneben. Dieser Ausschuss produziert Kosten und die Effizienz sinkt. Mit einem in Slow-Motion abgespielten Video aus der ‚Industrial DashCam‘ lässt sich der Fehlergrund herausfinden. Dank der ausgeschleusten Verpackungsschachtel steht auch ein Triggersignal für die Videoaufnahme zur Verfügung. Derart integriert, erleichtert die DashCam die Fehlersuche innerhalb von Ver- packungsmaschinen – und ist via Remote-Zugriff für den Support weltweit verfügbar.

In bestimmten Fällen kann auch der so genannte Heartbeat-Modus die Aufzeichnung einer aussagekräftigen Videosequenz auslösen. Hierbei sendet die SPS der Anlage regelmäßig ein Signal an die DashCam und zeigt damit den fehlerfreien Zustand an. Bleibt dieses Signal aus, wird die Videoaufnahme ebenfalls vor, während oder nach dem fehlenden Signal für die Analyse bereitgestellt.

Für Spezialanwendungen bietet die Kamera eine weitere Möglichkeit zum Aufnahmestart von Videosequenzen: den optionalen AutoTrigger-Modus. Er basiert auf der Analyse aufgenommener Bilder über integrierte Bildverarbeitungsalgorithmen, die per Software einen Bildaufnahmetrigger erzeugen, sobald erkannte Veränderungen einen festgelegten Schwellwert erreichen.

Clevere Videokomprimierung

Der Global Shutter-CMOS-Sensor der Industrial DashCam arbeitet mit der Full HD-Auflösung von 1920 × 1080 Pixeln und einer Bildrate von circa 60 Vollbildern pro Sekunde. Ein 20 Sekunden langes Video erzeugt somit ein enormes Datenvolumen – das sich nicht innerhalb eines Geräts mit Abmessungen von nur 45 mm × 53 mm × 25 mm abspeichern lässt. Da die Kamera auch an unzugänglichen Stellen in Maschinen zum Einsatz kommen kann, war ein größeres Gehäuse aber keine Option.Gelöst wird dieses Problem mit einem Coprozessor zur Videocodierung, der die Videokomprimierung direkt in der kleinen Kamera erlaubt. Die komprimierten Videos werden anschließend intern auf einer µSD-Karte mit 32 Gbyte Datenspeicher gespeichert, können später kopiert und über diverse Freeware wie etwa dem VLC Videoplayer abgespielt werden. Die nötige Power dafür bekommt die Kamera durch einen SoC (System on Chip).

Aufnahmen in Highspeed

Manche Industrieanlagen arbeiten mit extrem hohem Tempo, bei dem die Standard-Bildrate der industriellen DashCam eventuell nicht ausreicht, um die sehr schnellen Bewegungen verstehen und analysieren zu können. Deshalb ist es möglich, die Videoauflösung zu reduzieren und somit auch Highspeed-Aufnahmen zu generieren. Bei einer VGA-Auflösung lassen sich beispielsweise Bildraten von 180 Bildern pro Sekunde erzielen. Wird die Auflösung noch weiter reduziert (zum Beispiel auf ¼ VGA-Auflösung), sind Bildraten von bis zu 370 Bildern pro Sekunde möglich.

Zu den weiteren Merkmalen der IDC zählen unter anderem die Ausführung in Schutzklasse IP6X, die aus Gründen der Platzersparnis um 50 cm abgesetzten, verschraubbaren M12-Steckverbindungen sowie die Spannungsversorgung mit den in der Industrie üblichen 24 V. Für die Einfachheit des Einsatzes sorgen zudem ein integriertes Objektiv und eine Vierfach-LED-Beleuchtung sowie die Möglichkeit, IDC-Parameter via Webbrowser und Ethernet-Anschluss einzustellen.