Dr. Josef Papenfort, Produktmanager TwinCAT, Beckhoff Automation
In der Automatisierungstechnik wird die Bildverarbeitung bisher separat behandelt und oft an externe Systemintegratoren ausgelagert. Mittlerweile hat der SPS-Programmierer Kontrolle über Motion Control, Sicherheitstechnik, Messtechnik sowie Robotik und kann diese in einer Steuerung auf einem Rechner vereinen. Die Bildverarbeitung bleibt aber bisher eine Blackbox auf einem separaten leistungsstarken Rechner mit anderen Konfigurationstools und Programmiersprachen oder wird in speziell zu konfigurierenden Smart-Kameras durchgeführt. Sowohl durch den zusätzlichen Rechner als auch durch den Umstand, dass kleinste Änderungen vom Spezialisten statt vom SPS-Programmierer durchgeführt werden müssen, entstehen vermeidbare Kosten. Im Fall eines Systemintegrators befindet sich zudem das Know-how extern. Darüber hinaus muss die Kommunikation zwischen Bildverarbeitung und Steuerung geregelt werden – ein anfälliger Prozess. Die bisherige Bildverarbeitung ist damit zeitlich nicht planbar. Äußere Prozesse wie das Betriebssystem können die Verarbeitungszeit wie auch die Übertragungszeit beeinflussen, sodass die Ergebnisse nicht rechtzeitig die Steuerung erreichen.
TwinCAT Vision von der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG vereint beide Welten softwareseitig in einem System. Die Konfiguration, insbesondere der Kameras, erfolgt im gleichen Tool wie die Konfiguration von Feldbussen oder Achsen. Die Programmierung erfolgt in den bekannten SPS-Programmiersprachen. Das spart sehr viele Kosten im Engineering, da das Erlernen spezieller Programmiersprachen entfällt und kein spezielles Konfigurationstool bekannt sein muss. Das Kommunikationsproblem zwischen Bildverarbeitung und Steuerung entfällt nicht nur, sondern Bildverarbeitungs- und Steuerungskomponenten, wie zum Beispiel Motion, können direkt miteinander kommunizieren, was ganz neue Möglichkeiten eröffnet.
Architektur des Tools
Die PC-basierte Automatisierung vereint die Steuerung auf einen PC und verfügt damit von Haus aus über eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle. Basierend auf Gigabit Ethernet gibt es mit GigE Vision einen Übertragungsstandard, der eine zuverlässige, schnelle Kommunikation zu Kameras und deren Bilddaten ermöglicht. Hierzu stellt die integrierte Bildverarbeitung einen echtzeitfähigen Treiber für die Ethernet-Schnittstelle bereit, der die Bilddaten direkt im Speicher der Steuerung zur Verfügung stellt. Durch GigE Vision ist TwinCAT Vision zudem ein offenes System, welches es ermöglicht, Kameras aus dem Portfolio einer Vielzahl von Herstellern zu nutzen.
Nach dem Verbindungsaufbau erfolgt gewöhnlich die Kamerakonfiguration. Dazu liefern die Hersteller von Kameras mit GigE Vision-Schnittstelle auch eine Konfigurationsbeschreibung im GenApi-Format. Der Konfigurationsassistent der integrierten Bildverarbeitung liest diese aus und stellt die Parameter dem Anwender übersichtlich zur Verfügung. Konfigurationsänderungen, wie zum Beispiel eine Anpassung der Belichtungszeit und das Setzen einer Region of Interest, sind so schnell und einfach durchzuführen und im Livebild der Kamera zu beobachten.
