Mit den Bildverarbeitungssystemen vom Typ CV, die Keyence um die OCR-Messfunktion erweitert hat, sind nicht nur blitzschnelle, 100-prozentige Qualitätskontrollen von kleinen und/oder großformatigen Produkten, sondern auch von sehr komplexen Zeichenketten möglich.
OCR steht für Optical Character Recognition, zu deutsch „Optische Zeichenerkennung“. Die Zeichenerkennung erfolgt durch den Abgleich mit vorhandenen Musterbildern aus einer Bibliotheksdatenbank. Mittels dieser Funktion können selbst solche aufgedruckten Zeichenketten gelesen werden, die sich in ihrer Art voneinander unterscheiden, wie zum Beispiel fortlaufende Seriennummern oder Mindesthaltbarkeitsdaten (MHD).
Auch kreisförmige Zeichenketten einwandfrei erkennbar
Die erfolgreiche Anwendung der OCR-Funktion hängt vom „Extraktionsprozess“ ab, das bedeutet, inwieweit eine Zeichenkette in einzelne Zeichen aufgelöst werden kann. Die OCR-Messfunktion der Modellreihe CV bietet je nach Qualität der zu erkennenden Zeichen die zwei verschiedenen Extraktionseinstellungen „Auto-Extraktion“ und „Fixierte Extraktion“ an.
Bei der „Auto-Extraktion“ extrahiert das System zwei Zeilen mit jeweils 20 Zeichen pro Messfenster automatisch. Abweichungen nach Winkel, Drehung und Neigung einer Zeile, Unterschiede in Zeichenhöhe, Zeichenabstand und Zeichengröße werden beim Vergleich mit den Bibliotheksdaten kompensiert. Mithilfe der „Fixierten Extraktion“ lässt sich der Bereich der Zeichenextraktion in jeder beliebigen Position manuell festlegen. Damit kann man spezielle Anordnungen, wie etwa kreisförmige Zeichenketten, ebenso extrahieren, da der Bereich in Form eines gedrehten Rechtecks festgelegt wird. Zwei Zeilen mit jeweils 20 Zeichen pro Messfenster können fixiert extrahiert werden. Eine neu entwickelte Stabilitätsanzeige trägt wesentlich zu einer sicheren Erkennung bei, da die korrekten Einstellungen rasch und zielgerichtet durchgeführt werden können. Durch die numerischen Werte für „Korrelation“ und „Stabilität“, die die Qualität der gelesenen Daten anzeigen, lässt sich der Korrelationsstatus während des Betriebs kontinuierlich überwachen. Mithilfe der Korrelation wird die Ähnlichkeit zwischen den erkannten Zeichen und denen der in der Bibliothek gespeicherten Zeichenmustern in Form eines Wertes zwischen 0 (minimal) und 99 (maximal) ermittelt. Die Stabilität wiederum errechnet den Korrelationsunterschied zwischen ähnlichen Zeichenmustern durch Vergleich des Korrelationswertes des ersten Zeichens mit jenen des zweiten Zeichens. Darüber hinaus verfügt das OCR-Verfahren über eine Kalenderfunktion. Diese automatische Datumsanpassung macht tägliche Neueinstellungen des Datums überflüssig. Mithilfe der sogenannten Datumstoleranz lassen sich Grenzwerte wie „23:58:00 bis 23:59:59“ oder „00:00:00 bis 00:02:00“ schon auf den nächsten Tag oder rückwärtig auf den Vortag einstellen. Die OCR-Messfunktion dient nicht zur Überprüfung der Markierungsqualität, wie zum Bespiel zum Auffinden von unvollständigen oder verschwommenen Zeichenketten, denn dafür eignen sich die anderen integrierten Programme der CV-Bildverarbeitungssysteme wie Fleckenerkennung oder Flächenmessung besser.
Erfasst in zwölf Millisekunden
Um komplexe, 100-prozentige Qualitätskontrollen selbst an Hochgeschwindigkeits- oder Getränkeabfülllinien durchführen zu können, hat Keyence neue, besonders schnelle Bildverarbeitungssysteme entwickelt. Diese zeichnen sich durch zahlreiche Innovationen aus, die sie zu den schnellsten Systemen ihrer Art machen. So verfügen die Modelle der neuen Baureihe CV-5000 über vier extrem schnelle Mikroprozessoren, die parallel arbeiten. Der extrem schnelle Farbbildverarbeitungsbaustein wird von zwei speziell auf die Bildverarbeitung ausgelegten DSPs (Digitalsignal-Prozessoren) und einer extrem schnellen RISC CPU (Reduced Instruction Set Computer = Computer mit reduziertem Befehlssatz) unterstützt. Damit konnte im Vergleich zu bisherigen Modellen die Geschwindigkeit verdoppelt werden. Konkret lassen sich über 5.000 komplexe Produkte pro Minute in zwölf Millisekunden erfassen und kontrollieren.
Solche hohen Verarbeitungszyklen lassen sich nur erreichen, wenn auch die angeschlossenen Kameras ihren Teil dazu beitragen. Die zwölf verfügbaren Schwarzweiß- oder Farbbild-Hochgeschwindigkeitskameras sind die schnellsten auf dem Markt. Mit ihnen lassen sich bis zu 40.000 Bilder pro Minute erfassen. Dank bereits integrierter Auswerteelektronik und einem neuen extrem schnellen Progressive-Scan-CCD-Element sind Vollbildübertragungen in 4,7 ms (bei einer 240.000-Pixel-S/W-Kamera) beziehungsweise in 20,5ms (bei einer 1 Million-Pixel-Farbbildkamera) möglich. Diese siebenfach schnelleren Hochgeschwindigkeitskameras ermöglichen Qualitätskontrollen, die mit bisherigen Bildverarbeitungssystemen undenkbar waren.
Unterschiedliche Kameratypen sind kombinierbar
Die zwölf verschiedenen Kameratypen der Modellreihe CV-5000 unterstützen eine breite Palette von Prüfaufgaben. Der Anwender hat die freie Auswahl zwischen S/W- und Farb-, 240.000- und hochpräzisen zwei Millionen-Pixel- sowie der zweifach oder der extrem schnellen siebenfach schnelleren Kameras. Pro Linie können gleichzeitig bis zu vier Kameras verwendet werden. Selbst unterschiedliche Kameratypen lassen sich entsprechend den Anforderungen für das jeweilige Messobjekt und den einzelnen Prüfaufgaben miteinander kombinieren. Dies ermöglicht auch Kosteneinsparungen, da sich nun sowohl komplexe als auch weniger schwierige Qualitätskontrollen mit nur einem Bildverarbeitungssystem erledigen lassen.
Die neuen Bildverarbeitungssysteme CV-5000 verfügen zudem über 18 integrierte Softwarefunktionen (sogenannte Inspektionswerkzeuge), mit denen sich nahezu alle Prüfaufgaben realisieren lassen. Mustersuche (Mehrfacherkennungen sind möglich), ShapeTrax, Mehrfach-Mustersuche, Kantenposition, Trend-Kantenposition, Objekt (Schwerpunktposition), Kantenbreite, Kantenabstand, Kantenanzahl, Kantenwinkel, Parallelkante, Trend-Kantenbreite, Objekt (Punktezahl, Schwerpunkt, Winkel der Hauptachse, Fläche, projizierter Durchmesser, Umfang, Rundheit), Fleckenerkennung und andere Prüfaufgaben können einfach per Tastatur programmiert werden. Die Form des Objektes oder der zu erkennende Fehler spielt dabei keine Rolle. Die ausgefeilte Farbbildverarbeitung ermöglicht die Erkennung auch kleinster Farbunterschiede und lässt sich selbst durch wechselnde Beleuchtungsverhältnisse kaum stören. Die Flecken- beziehungsweise Fehlstellenerkennung gehört deshalb zu den stärksten Werkzeugen der neuen Bildverarbeitungssysteme.
Zusätzliche Statistikfunktionen für eine umfangreiche Qualitätssicherung
Die Modellreihe CV-5000 bietet serienmäßig zahlreiche Statistikfunktionen, mit denen sich der aktuelle Prüfstatus in Echtzeit anzeigen lässt, was für eine umfangreiche Qualitätssicherung unabdingbar ist. Mithilfe der Statistikfunktionen können Höchstwert, Mindestwert, Durchschnittswert, Standardabweichung, i.O.- sowie N.i.O.-Zählungen mühelos überprüft werden. Der Anschluss eines externen Computers zur Auswertung ist nicht erforderlich.
Trend-Grafiken und Histogramme lassen sich ebenfalls anzeigen und das selbst im laufenden Betrieb. Während sich der Benutzer die Grafiken ansieht, kann er auch direkt vor Ort die Einstellungen optimieren. Bilder in Echtzeit zu betrachten und gleichzeitig während des Betriebs die Auswertungsgrößen zu ändern, ist nunmehr problemlos möglich. Bis zu 20.000 Messdaten kann der Speicher des Hauptgeräts fassen. Über die zahlreichen Schnittstellen wie Ethernet, Parallele, RS-232C oder USB 2.0 lassen sich externe Geräte wie Computer oder SPS an das Bildverarbeitungssystem einfach anschließen, um mit diesen zu kommunizieren. Als erstes Gerät seiner Klasse unterstützt die Modellreihe CV-5000 darüber hinaus den SDHC-Standard (Secure Digital High Capacity) für SD-Karten. Damit ist das sichere Ablegen von Bildern auf einem Massenspeicher möglich. Es können Karten mit einer Größe von bis zu acht GB gelesen werden. Jedes Gerät verfügt über zwei SD-Karten-Einschübe. Zahlreiche Prüfbilder (bis zu 30.000), umfassende Konfigurationsdaten sowie i.O.- und N.i.O.-Bildschirm-Fensterdaten lassen sich auf einer SD-Karte mit einer Gesamtkapazität von acht GB abspeichern. Zudem bietet Keyence verschiedene leistungsstarke Objektive an. Aus einem umfangreichen Zubehörprogramm kann der Kunde darüber hinaus unter verschiedenen Distanzringen für Nahaufnahmen, Polarisationsfilter oder einen Seitenabtast-Aufsatz wählen. Beim Seitenabtast-Aufsatz lenkt ein eingebauter Präzisionsspiegel das Licht um 90° um, sodass die Kamera damit um die Ecke schauen kann. Dies ist vor allem bei solchen Anwendungen interessant, die wenig Bauraum in der Tiefe aufweisen. Zum Produktprogramm dieses Herstellers zählen auch langlebige und leistungsstarke LED-Beleuchtungssysteme. Denn eine ausreichende Beleuchtung stellt bekanntlich das A und O bei der Bildverarbeitung dar.
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