Vision-Sensor

Ein Vision-Sensor ist ein Bildverarbeitungssystem, das auf eine bestimmte Aufgabe optimiert ist. Der Vision-Sensor nimmt Bilder auf, wertet sie mit Bildverarbeitungsalgorithmen aus und löst dann eine entsprechende Reaktion aus.

Abgrenzung zu Smart-Kamera

Sie unterscheiden sich von einer Smart-Kamera wie folgt:

Merkmal	Vision-Sensor	Smart-Kamera
Bildverarbeitungsalgorithmen	Beschränkte, vorgegebene Anzahl	Frei programmierbar
Inbetriebnahme	Parametrieren oder Einlernen	Programmieren
Bildrate	bis zu 120 frames per second	je nach Typ, bis zu 3000 fps möglich
Bildauflösung	QVGA – VGA	je nach Typ, meist mehr als 1024 × 768 Pixel

Spezialisierung

Vision-Sensoren sind auf bestimmte Anwendungsfelder (Branchenlösung) spezialisiert und für wenig komplexe Bildverarbeitungsaufgaben geeignet. Sie enthalten Schnittstellen zur Kommunikation, zum Beispiel Ethernet, aber auch industrietaugliche 24-Volt-Schnittstellen zum Anschluss an SPS oder Pneumatikventile.

Aus Gründen einer einfachen Bedienung ist die Anzahl der hard- und softwareseitigen Bedienelemente stark reduziert, so dass meist nur geringe Anpassungen an die Applikation möglich sind.

Bestandteile

Ein Vision-Sensor besteht typischerweise meist aus folgenden Komponenten:

Integrierte Beleuchtung meist Leuchtdioden
Integriertes Objektiv
ein bildgebender Sensor zum Beispiel CCD- oder CMOS-Sensor und dessen Ansteuerung
einem Festspeicher für die Firmware und die aktuelle Sensorparametrierung
einem Bild- und Datenspeicher meist als RAM ausgeführt
einem Echtzeit Bildverarbeitungsprozessor, realisiert als DSP, CPU, FPGA oder als (Embedded) PC
Anwendungsspezifische Informationsverarbeitung
Schnittstelle zum Anschluss an einen externen Rechner meist USB, Ethernet – selten FireWire
digitale Ein- & Ausgänge in 24 V Technik zum Anschluss z. B. an eine SPS

Typen

Einknopf-Sensoren mit Einlern-Knopf als einzigem Bedienelement (i. A. zum Einlernen eines Musters)
applikationsspezifische Sensoren mit wenigen einzustellenden Parametern (z. B. Sensoren für Druckbilderkennung, DataMatrix-Code-Leser), Einstellung durch eine Handtastatur oder ein abgesetztes Bediengerät
Universalsensoren (general-purpose sensor) mit Bedienoberflächen zur umfangreicheren Parametrisierung (PC-Bedienoberfläche)

Die zuletzt genannten Universalsensoren besitzen nachstehende für Prüfabläufe typische Funktionen:

Funktion	Beschreibung	Anwendung
Grauwertvergleich	prüft die prozentuale Helligkeit	Unterscheidung von hellen und dunklen Teilen
Kontrasterkennung	prüft den Kontrast im Bild	Anwesenheitsprüfung z. B. Schriftzug auf Teil
Pixelzählung	zählt die Anzahl der Pixel mit einem bestimmten Grauwert	Teileunterscheidung, Formprüfung
Konturanalyse	prüft die Form	Teileunterscheidung z. B. Rechteck vs. Dreieck
Mustererkennung	sucht ein eingelerntes Muster im Bild	Teile finden, zählen, Unterscheidung von Gut-/Schlecht-Teil
Distanzvergleich	ermittelt den Abstand zwischen zwei Grauwertkanten in Pixeln	Sortieren von unterschiedlich breiten / hohen Teilen

Weblinks

Klein, smart und mit allem Nötigen ausgestattet Artikel in der Elektronikpraxis vom 1. Oktober 2008
Definition Vision-Sensor EMVA