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Temperaturmessung in automatisierten Inspektionsprozessen

Know-how von STEMMER IMAGING eröffnet Anwendern die Möglichkeit selbst kalibrierte Temperaturmessungen durchzuführen. Dieser neue Ansatz setzt auf standardisierte Schnittstellen in Kombination mit einem vielfältig am Markt verwendeten Softwarepaket.

In vielen Branchen ist die berührungslose Temperaturmessung in Echtzeit ein wichtiges Überwachungs- und Steuerungsinstrument. Diese Technologie kommt unter anderem in der Automobilindustrie, bei der Lebensmittelproduktion und -verarbeitung, in der Elektronik- und Stahlindustrie sowie bei der Glasverarbeitung, im Eisenbahnsektor oder in der Verpackungsbranche zum Einsatz. Die Nutzung und Auswertung der gemessenen Temperaturen in einem nachfolgenden Bildverarbeitungssystem wurde bislang nur selten realisiert.

Mit Hilfe der Bildverarbeitungsplattform Sherlock von Teledyne DALSA ist dies nun wesentlich einfacher möglich: STEMMER IMAGING hat ein Erfassungsmodul für Sherlock entwickelt, das den Common Vision Blox Image Manager nutzt, um Bilder von GigE Vision- bzw. GenICam-kompatiblen Frame Grabbern und Kameras zu erfassen. Aufgrund dieses integrierten CVB-Erfassungsmoduls können Anwender auch Temperaturmessdaten über eine geeignete Kamera erfassen und ohne eine spezielle Schnittstellensoftware oder Spezial-Hardware zur weiteren Auswertung an Sherlock übergeben.

Der wesentliche Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die erfassten Temperaturbilder dadurch mit allen Bildverarbeitungswerkzeugen und leistungsstarken Algorithmen ausgewertet werden können, die Sherlock und Common Vision Blox zur Verfügung stellen. Auf diese Weise können Anwender Prüfsysteme erstellen, mit denen Temperaturmessungen und eine nachfolgende Bildauswertung und -verarbeitung mit geringer Komplexität und erheblich reduzierten Kosten möglich werden.

Sherlock bietet generell eine vielseitige, skalierbare Umgebung für den Einsatz auf PC-basierten Bildverarbeitungssystemen und die Multi-Kamera-Systeme der Vision-Appliance-Produktreihe von Teledyne DALSA. Diese Plattform kann mit einer breiten Palette von Kameras verschiedener Hersteller verwendet werden, da das integrierte Erfassungsmodul auf Basis der Softwarebibliothek Common Vision Blox (CVB) von STEMMER IMAGING eine hardwareunabhängige Bilderfassung ermöglicht. Standardmäßig unterstützt DALSA Sherlock bereits ein umfangreiches Portfolio von Kameras und Erfassungskarten. Für GigE-Vision- und USB3-Vision-Kameras, die von STEMMER IMAGING geliefert werden, ist das CVB-Erfassungsmodul kostenfrei im Lieferumfang über die CVB CameraSuite enthalten.

Zu den bewährten Machine-Vision-Tools und leistungsstarken Algorithmen von Sherlock zählen Suchwerkzeuge zur Mustererkennung, ID-Lese-Tools, Werkzeuge für die optische Zeichenerkennung (OCR), Mess- und Zählwerkzeuge, Werkzeuge für das Auffinden von Konturen sowie Klassifizierungstools für Texturen und Farben.

Ein leistungsstarkes Beispiel für ein Gesamtsystem zur Temperaturmessung und Weiterverwendung der auf diese Weise gewonnenen Daten stellt die Kombination aus Sherlock und der Langwellen-Infrarot-GigE-Kamera Serval-640 von Xenics dar. Mit dieser LWIR-Kamera sind Temperaturmessungen in einem Bereich von -20 ˚C bis +400 ˚C (getestet mit einem Schwarzkörperstrahler) und einer Bildauflösung von 640 x 480 Pixel möglich. Die Serval-640 entspricht den Radiometric-Anforderungen an Thermalkameras und kann Temperaturen aufgrund einer hochgenauen Werkskalibrierung somit nicht nur relativ, sondern absolut messen.

Besonders spannend für Anwender, die Lösungen im Bereich der Temperaturerfassung suchen, ist zudem der Einsatz der neuen Wärmebild-Kamerafamilie Calibir von Teledyne DALSA. Besondere Highlights dieser neuen Serie sind die besonders kompakte Bauform ab 29 x 29 x 29 mm³, eine Vielzahl an Brennweiten und verschiedenen Schnittstellen zu einem attraktiven Preis. Die Modelle mit GigE-Interface lassen sich leicht in viele am Markt verfügbare Bildverarbeitungs-Softwareprodukte einbinden und schnell in Betrieb nehmen.

Eine Besonderheit stellt die Modellreihe Calibir GXT dar, die echte radiometrische Temperaturmessungen komplett ohne mechanischen Shutter ermöglicht. In der Regel benötigen radiometrisch kalibrierte Kameras diesen mechanischen Verschluss zum regelmäßigen Rekalibrieren des Sensors, da ansonsten die angezeigten Temperaturwerte immer weiter vom realen Messwert abdriften würden. Dieser Kalibriervorgang führt jedoch zum kurzzeitigen Einfrieren des Bildes, so dass Sequenzen von bis zu 2 Sekunden Länge bei der Aufnahme verloren gehen können. Die Calibir GXT kommt prinzipiell ohne einen solchen Shutter aus und kann die Messwerte somit kontinuierlich ohne störende Unterbrechungen aufnehmen. Bei erhöhten Genauigkeitsanforderungen existieren jedoch auch Calibir-Modelle mit Shutter.

Auf Basis solcher Systeme lässt sich unter anderem die Inspektion von beheizbaren Windschutzscheiben oder von Fahrzeugsitzen in der Automobilbranche realisieren. Auch eine Wärmebehandlung von Fahrzeugteilen kann mit Hilfe eines derartigen Systems überwacht werden. Weitere typische Anwendungsbereiche für Temperaturmessungen finden sich jedoch unter anderem auch bei der Lebensmittelherstellung, in der Solarzellenproduktion, bei der Inspektion von Leiterplatten, beim Warmwalzen von Stahl, bei der Prüfung der Schichtabscheidung in Halbleitern oder bei der Prüfung von Formen unter Temperatureinfluss.

Aufgrund der Kompatibilität von Sherlock zu GigE Vision und GenICam ermöglicht diese Softwareplattform neben der Anbindung geeigneter Thermalkameras auch die Kombination mit anderen Erfassungssystemen, die diesen Standards entsprechen. Je nach Aufgabenstellung lassen sich somit neben Anwendungen mit herkömmlichen Monochrom- oder Farbkameras unter anderem auch Shape-from-Shading-Systeme auf Basis von CVS Trevista, 3D-Anwendungen mit Modellen des LMI Gocator, Hyperspectral- oder Line Scan Bar-Systeme realisieren. Diese flexible Einsatzfähigkeit von Sherlock auf so vielen Hardwareplattformen garantiert Entwicklern und Integratoren immer die geeignete Konfiguration ohne Kompromisse bei den Messfunktionen.