98-prozentige Datenreduktion
Kamera-integrierte 3D-Bildverarbeitung in Echtzeit
Bildverarbeitung im PC kann für die Inspektion von sich schnell bewegenden breiten Bahnwaren eine ineffiziente, weil nur unter hohem Ressourceneinsatz mögliche, Option darstellen. Dies trifft insbesondere auf die Verarbeitung großer Datenvolumina in kurzer Zeit zu, z.B. von 3D-Bilddaten. Eine Softwareplattform in Kombination mit einer Standard GigE Vision Kamera versetzt nun Anwender in die Lage, anspruchsvolle proprietäre Bildverarbeitungsfunktionen vom PC in den FPGA der Kamera zu verschieben. Dies führt zu einer Reduktion der von der Kamera übertragenen Daten um 98 Prozent und somit der Verarbeitung der Daten im PC in Echtzeit.
Bild: NET New Electronic Technology GmbHDer Lösungsanbieter digmar GmbH aus dem österreichischen Kramsach konnte auf Basis des Open Camera Konzepts und unter Einsatz der GigEPro Kameras für Kuris, einen internationalen Hersteller von Teppichschneidemachinen, eine Lösung entwickeln, die eine Verarbeitung großer Datenströme in Echtzeit ermöglicht.
Bild: NET New Electronic Technology GmbH
Bild: NET New Electronic Technology GmbH
Bild: NET New Electronic Technology GmbHKamera-integrierte Applikation
Der Teppich wird kontinuierlich unter dem Kamera-Laser-System bewegt, wobei eine Vielzahl von Triangulationsprofilen generiert werden, die aneinandergereiht ein 3D-Bild des Objektes ergeben. Mithilfe des auf den Kamera-FPGA implementierten Algorithmus erzielt digmar eine subpixelgenaue Auswertung der Bilddaten, mit einer Genauigkeit von 0,5mm in allen drei Dimensionen. Aufgrund der Teppichbreite von mehr als 4m sind mehrere hochauflösende Kameras von NET im Einsatz. Für die Erfassung des relevanten Wellenbereiches des eingesetzten Lasers sind entsprechende optische Filter vonnöten. Im Hinblick auf die zeitlich exakte Synchronisierung mehrerer Kameras wird eine Gear Box eingesetzt, welche die synchrone Triggerung der Kameras in Relation zur Bandgeschwindigkeit (50m/min) erzeugt. Um die 3D-Lasertriangulation durchzuführen, müssen die Kameras je nach Abstand zueinander und zum Objekt in x- und y-Achsen kalibriert werden. Weitere Schritte sind die Berechnung der Überlappungen der Sichtbereiche, das Herausrechnen der optischen Verzerrung und die Kalibrierung der Höhe.
Open Camera Konzept
Die Kameraplattform basiert auf einem Xilinx Spartan 6 FPGA. Die Grundversion der Kamera hält genügend Kapazität im FPGA und DDR Speicher bereit, damit der Anwender ein eigenes Custom Module mit proprietären Bildverarbeitungsfunktionen ergänzen kann. Erst dadurch ist er in der Lage, kundenspezifisch entwickelte Funktionalität in die Kamera zu bringen. Zur Programmierung des kamerainternen FPGA stellt NET ein Tool Chain Setup (Xilinx ISE) zur Verfügung. Der Vorteil Kamera-integrierter Bildverarbeitung im Vergleich zu konventioneller PC-basierter Bildverarbeitung liegt in der Echtzeitfähigkeit, keinem zusätzlichen Bedarf an Rechenressourcen auf PC-Seite sowie der Erweiterbarkeit der optischen Inspektion. Grund hierfür ist die Reduktion der Datenmenge um 98% im Gegensatz zur bisherigen Lösung. So liefert die Kamera neben dem Höhenbild auch ein Intensitätsbild, welches die Grauwerte des Originalbildes beinhaltet. In Konsequenz ist die Inspektion von weitaus größeren Bahnbreiten ohne Qualitätseinbußen realisierbar. Dank der Entwicklungsplattform konnte digmar in einer gewohnten Arbeitsumgebung ihre Algorithmen auf den kamerainternen FPGA der Kamera, der für Dritte zugriffsicher ist, programmieren. Auch sind künftige Anpassungen der Anwendung durch das Open Camera Konzept problemlos möglich. Weitere Anwendungslösungen des Systems sind die genaue Erfassung von Außen- und Innenkonturen, Bohrungen, Materialhöhe, Höhenfehler etc.
Bildverarbeitung im PC kann für die Inspektion von sich schnell bewegenden breiten Bahnwaren eine ineffiziente, weil nur unter hohem Ressourceneinsatz mögliche, Option darstellen. Dies trifft insbesondere auf die Verarbeitung großer Datenvolumina in kurzer Zeit zu, z.B. von 3D-Bilddaten. Eine Softwareplattform in Kombination mit einer Standard GigE Vision Kamera versetzt nun Anwender in die Lage, anspruchsvolle proprietäre Bildverarbeitungsfunktionen vom PC in den FPGA der Kamera zu verschieben. Dies führt zu einer Reduktion der von der Kamera übertragenen Daten um 98 Prozent und somit der Verarbeitung der Daten im PC in Echtzeit.
Bild: NET New Electronic Technology GmbHDer Lösungsanbieter digmar GmbH aus dem österreichischen Kramsach konnte auf Basis des Open Camera Konzepts und unter Einsatz der GigEPro Kameras für Kuris, einen internationalen Hersteller von Teppichschneidemachinen, eine Lösung entwickeln, die eine Verarbeitung großer Datenströme in Echtzeit ermöglicht.Bild: NET New Electronic Technology GmbH
NET New Electronic Technology GmbH
Dieser Artikel erschien in inVISION 5 2017 - 04.10.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
