Industrielle Automation 5/2018

industrielleautomation.net

Industrielle Automation 5/2018

19239

5

www.industrielle-automation.net

November 2018

Robust und zuverlässig: Befehls- und

40Meldegeräte im Hygienic Design

Interview: das Besondere

eines selbstkalibrierenden

08Thermometers

Farbherstellung: robuste

Visualisierungstools behalten

34den Prozess im Blick

Industrielle Bildverarbeitung:

Lesen Sie, was die Branche

53derzeit bewegt


MATLAB SPEAKS

DEEP

LEARNING

Mit nur wenigen Zeilen MATLAB ® Code

können Sie CNNs und Trainingsdatensätze

zur Erstellung von Modellen verwenden,

Netzschichten visualisieren, auf GPUs

trainieren und in Produktionssysteme

integrieren.

mathworks.de/deeplearning

©2018 The MathWorks, Inc


EDITORIAL

KI: zwischen Vision

und Realität

Bereit für die

digitale Automation

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

machen Maschinen bald den nächsten großen Schritt Richtung

menschlicher Intelligenz? Nicht ganz, denn unsere subjektiven

Fähigkeiten der Wahrnehmung wie Bewusstsein, Emotionen und ein

eigener Wille machen uns einzigartig. Menschen können Handlungen

einschätzen, abwägen und Unsicherheiten einkalkulieren. Wir sind

somit in der Lage, etwas Neues zu schaffen, uns selbstständig weiterzuentwicklen.

Die Faszination am Mensch-Maschine-Vergleich ist

jedoch seit Jahrzehnten ungebrochen. Forscher, zum Beispiel aus

dem Bereich der Neurowissenschaften, arbeiten weltweit an der

Entschlüsselung der biologischen, neuronalen Ausstattung des

Menschen und der Korrelation von Gehirn, geistigen Prozessen und

Verhaltensweisen. Daraus gewonnene Erkenntnisse können mithilfe

heutiger Möglichkeiten der Informatik in reale Anwendungen künstlicher

Intelligenz umgesetzt werden. Objektive und systematische Verfahren

zur Daten- und Wissensgenerierung statten Maschinen mit neuen

Fähigkeiten aus. So können zum Beispiel bildgebende Verfahren in der

Lebensmittelkontrolle angewandt und Vorhersagen über die

Wahrscheinlichkeit von Defekten an Maschinen getroffen werden.

Roboter sind in der Lage, Mimik zu erkennen, Sensordaten zu fusionieren

und Biosignale wie Puls, Stimme, Gestik oder Bewegung zu analysieren.

Dennoch ist das Thema künstliche Intelligenz sehr abstrakt und viele

Anwender wissen nicht, was sie davon haben. Einige Player der

Industrie leisten hier schon seit vielen Jahren Pionierarbeit und sind

bereits in der Umsetzungsphase angekommen. Flir beispielsweise,

wendet in technischen Entwicklungen bereits Methoden

des maschinellen Lernens an und beschreibt ab

Seite 68, wie neuronale Netze in der Kameratechnik

trainiert werden können. Aber keine Sorge, die

Fähigkeit der Wahrnehmung und des Bewusstseins

bleibt uns menschlicher Spezies (noch) erhalten.

Nicole Steinicke

E-Mail: n.steinicke@vfmz.de

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Relays

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Sensors

Connectors

Industry 4.0

Internet of Things

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für die Industrie 4.0 und das Internet of

Things kennen:

› Sensoren

› Steuerungen

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INHALT

SZENE

05 News, Aktuelles und Termine

SENSORIK UND MESSTECHNIK

08 INTERVIEW Das Besondere eines selbstkalibrierenden Thermometers –

vollautomatisiert und rückführbar

10 Produktreihenerweiterung von Schwingungsmessgeräten durch neue Kanalvarianten

12 Laser-Volumenstromsensor regelt die Schüttgut-Dosierung

14 Schnelle und präzise Qualitätsprüfung von Schokoladentafeln

16 IR-Thermometer ermöglichen neues Fertigungsverfahren für Kunststoffteile

STEUERN UND ANTREIBEN

24 Produkte, Technologien, Trends

Schwingungsmesstechnik:

funktionell, hochflexibel und

10echtzeitfähig

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

30 Schnelle Installation, höhere Produktivität und geringere Stillstandszeiten

32 Von IO-Link über Steckverbinder und Leitungen bis hin zur webbasierten

Konfiguration

34 Visualisierung von Daten per Panel-PC in anspruchsvollen Umgebungen

36 Sensor Bridge als neue Komponente eines Funknetzwerks

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

40 TITEL Befehls- und Meldegeräte für hygienesensible Anwendungen

in der Nahrungsmittelindustrie

42 Feldbussystem ermöglicht Dezentralisierung in höchster Ausprägung

44 Aluminiumgehäuse schützen empfindliche Sensorik vor Feinstaub

46 Gehäuse für die Wasseraufbereitung halten Elektronik und Sensormodule trocken

48 Belastbare Energieführung hält Lager- und Kommissioniersystem zuverlässig

in Bewegung

Robuste Pyrometer,

16intelligente Regeltechnik

Sonderteil IndustrialVISION:

Kameras, Objektive, Sensoren,

53Schnittstellen und Co.

SONDERTEIL: INDUSTRIAL VISION

53 Editorial, Aktuelles, Applikationen rund um die industrielle Bildverarbeitung

58 Vorteile drahtloser Kommunikation und sinnvolle Einsatzmöglichkeiten in der

industriellen Bildverarbeitung

60 Mit der neuen EXO Tracer Vorteile des Micro-Four-Third-Standards in der

Industrie nutzen

62 Warum digitale Beleuchtungscontroller in der Bildverarbeitung immer

wichtiger werden

64 Benetzungsfähigkeit von Materialoberflächen inline prüfen

66 Lichtschnittsensor überwacht Automatisierungsprozesse und Objekte

68 Deep Learning – die Königsdisziplin des Machine Learning

70 Premium Inspektionsmaschine gewährleistet zuverlässige Überprüfung von

pharmazeutischen Produkten

72 Bedeutung und Eigenschaften der MIPI CSI-2-Kamera-Schnittstelle

74 Lasermodule verbessern den Wirkungsgrad bei Dünnschicht-Solarmodulen

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TITELBILD

K. A. Schmersal,

Wuppertal

RUBRIKEN

03 EDITORIAL KI: zwischen Vision und Realität

81 Inserentenverzeichnis

80 Impressum

82 SERIE StartING up – Ein Unternehmen ermöglicht Robotern die Wahrnehmung

83 Heftvorschau 6/2018

SUMMER OF ENGINEERING

24 „ein fast magischer Prozess“ – zu Gast bei Posital Fraba


SZENE

Mehr internationale Aussteller,

neuer Kongress-Turnus

Die Messe Sensor+Test 2018 verzeichnete mit 591 Ausstellern

den höchsten Wert der letzten zehn Jahre. Der Anteil internationaler

Aussteller erreichte mit 40 % einen Rekordwert. Die

Zahl der Messebesucher wiederum gab mit 7 879 (Vorjahr:

8 107) leicht nach. Die Frühbucher-Phase für die kommende

Sensor+Test 2019 hat bereits begonnen. Ab 2019 werden sich

überdies die begleitenden Fachkongresse zur Leitmesse für

Sensorik, Mess- und Prüftechnik in einem neuen Turnus

abwechseln. Ab 2020 werden die bisherigen AMA-Kongresse

SENSOR und IRS2 in die neue internationale Fachkonferenz

SMSI 2020 – Sensor and Measurement Science International

aufgenommen. Aus diesem Grund wird die Sensor+Test

bereits im nächsten Jahr von der 20. GMA/ITG-Fachtagung

Sensoren und Messsysteme 2019 begleitet. Die nächste

Sensor+Test findet vom 25. bis 27. Juni 2019 in Nürnberg statt,

dann mit dem Sonderthema „Sensorik und Messtechnik für

die Prozessautomation.“

www.ama-service.com

SCHWINGUNGEN

SICHER ÜBERWACHEN

• Sicherheit für Ihre Maschinen, Anlagen und

Prüfstände durch permanentes Monitoring

• Flexibel für alle Schwingungssensoren geeignet

• Schwingungen und korrelierende Prozessdaten

mit einer Hardware erfassen

• Vielseitige Feldbusanbindungen auch über OPC UA

Mariann Király neue Leiterin Business

Development bei Vision Components USA

Mariann Király ist als neue Leiterin

Business Development bei Vision

Components USA für die Regionen

Nord- und Südamerika zuständig.

Sie übernimmt den Aufgabenbereich

von Endre Tóth. In Zukunft

wird sich Tóth verstärkt der Entwicklung

des ausgegliederten Carrida-

Geschäfts mit Lösungen für die

automatische Nummernschilderkennung

widmen. Mariann Király hat umfangreiche Erfahrungen

in der Machine-Vision- und Computer-Vision-Branche,

unter anderem leitete sie zuvor bei CCS America Inc. die

Entwicklung von LED-Lichtlösungen für Bildverarbeitungsanwendungen.

Als Leiterin Business Development wird sich

Király schwerpunktmäßig um die Kundenbetreuung und

Akquise kümmern sowie Vertriebs- und Marketingaktivitäten

koordinieren.

www.vision-components.com

Delphin Technology –Ihr Partner von der

messtechnischen Standardanwendung bis zur

individuellen Komplettlösung.

Intelligente Messtechnik

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SZENE

Elektroindustrie startete mit Zuwächsen in 2. Jahreshälfte

Die deutsche Elektroindustrie hat im Juli 3,5 % mehr Bestellungen

erhalten als im Vorjahresmonat. Die Inlandsaufträge erhöhten sich

um 1,7 %, die Auslandsaufträge um 4,9 %. Für den Zeitraum von

Januar bis Juli ergibt sich ein Auftragsplus von 1,5 %. Während die Inlandsbestellungen

um 3,0 % nachgaben, zogen die Auslandsbestellungen

um 5,2 % an. Auch die Produktion ist mit einem Plus in die

zweite Jahreshälfte gestartet. Im Vergleich zum Vorjahr fiel der preisbereinigte

Branchenoutput um 4,7 % höher aus. In den ersten sieben

Monaten erhöhte sich das Produktionsvolumen um 3,6 % gegenüber

dem Vorjahreszeitraum. Der Umsatz in der Elektroindustrie legte im

Juli um 6,4 % auf 16,3 Mrd. EUR zu. Kumuliert von Januar bis Juli 2018

summierte sich der Branchenumsatz auf 112,7 Mrd. EUR – ein Plus von

4,2 %. Die Geschäftserwartungen haben sich im August im Vergleich

zum Juli leicht verbessert, auch die Exporterwartungen legten zu.

www.zvei.org

Torsten Schleiwies übernimmt

Vertriebsregion Nord

EKS Engel, Anbieter von intelligenten Lichtwellenleiter-

Lösungen, intensiviert das Projektgeschäft und hat dafür sein

Vertriebsteam verstärkt. Torsten Schleiwies, der seit 1992 in

der IT-Branche arbeitet und

zuletzt im Außendienst des

Netzwerkspezialisten Yello

NetCom tätig war, verantwortet

nun als Key Account

Manager das Projektgeschäft

in der Vertriebsregion Nord,

die die Bundesländer Bremen

Schleswig-Holstein, Hamburg,

Mecklenburg-Vorpommern,

Brandenburg und Berlin sowie

Teile von Nieder sachen

und Sachsen-Anhalt umfasst. Zu den Aufgaben des 45-Jährigen

gehören die Betreuung bestehender und der Aufbau neuer

Kunden, die Planung von Projekten und die Mitarbeit an der

Vertriebsstrategie.

www.eks-engel.de

Standardschnittstelle für Werkzeugmaschinen

vorgestellt

Der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) hat

auf der AMB in Stuttgart die künftige Standardschnittstelle

Umati vorgestellt, ein Projekt der Brancheninitiative Konnektivität

für Industrie 4.0. Sie basiert auf dem offenen Kommunikationsprotokoll

OPC UA. Zu sehen waren in Stuttgart erste

Anbindungen an unterschiedliche Steuerungen, etwa für

Vertikaldrehmaschinen, Rundtaktmaschinen, Verzahnungsfräs-

und Schleifmaschine sowie für ein Dreh-Fräs-Komplettbearbeitungszentrum.

Diese Demoanwendungen erarbeitete

ein Team von acht Werkzeugmaschinenanbietern gemeinsam

mit den wichtigsten deutschen Steuerungsherstellern. Zunächst

als rein deutsche Arbeitsgruppe gestartet, erhält die

Initiative nun auch weltweit Aufmerksamkeit, z. B. in den USA,

Japan, China, Südkorea und innerhalb

des europäischen Werkzeugmaschinenverbandes

Cecimo.

Um die Jahreswende soll eine

Joint Working Group mit der OPC

Foundation eingerichtet werden.

www.vdw.de

Internationale Zusammenarbeit zur Qualifizierung für Industrie 4.0

Die Deutsche Messe Technology Academy und Phoenix Contact

haben eine aktive Zusammenarbeit zur Qualifizierung vereinbart.

Ziel ist es, Fachwissen für die Digitalisierung zu vermitteln. Der

Geschäftsführer der Technology Academy, Thomas Rilke, betont,

dass die Qualifizierung von Fachkräften ein wichtiges Kriterium

darstellt, um Industriestandorte weiterzuentwickeln oder neu aufzubauen.

Roland Bent, CTO von Phoenix Contact, sieht in der Zusammenarbeit

einen wichtigen Schritt für den Technologietransfer:

„Es gibt viele Bereiche, wo durch den Austausch von bestehender

Technik durch moderne Lösungen, Energieverbräuche deutlich

reduziert werden können und zugleich die Produktion effizienter

wird. “ Geplant ist, in China, Singapur, Südafrika und der Türkei

Industry Academies zu gründen. Diese sollen das Wissen über moderne

Technik vermitteln und damit Zukunftstechnologien verbreiten.

www.phoenixcontact.com

6 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


SZENE

Sicherheitsschalter flexibel montiert

Harting hat für Bernstein eine Produktionsanlage für Sicherheitsschalter gefertigt. Diese

maßgeschneiderte Lösung der Tochter Harting Applied Technologies montiert die Schaltergeneration

C14 in unterschiedlichen Varianten vollautomatisch. Die Montageanlage besteht

aus einzelnen modularen Zellen, die hohe Flexibilität bieten und es erlauben, bestimmte

Prozesse zwischen- oder nachzuschalten. Die Qualität der Schalter wird bereits auf der

Maschine geprüft und sichergestellt. „Für uns ist die neue Anlage ein weiterer großer Schritt

auf dem Weg zur Digitalisierung unserer Fertigung. Das bedeutet einen verstärkten Einsatz

digitaler Informationen, um Produkt- und Prozessqualität und somit die Maschineneffek

tivität zu steigern“, sagt Gisela Bernstein, Vorstandvorsitzende der Bernstein AG. Die

Harting-Tochter produziert den neben vollautomatisierten Montagesystemen auch manuell

verkettete „One-piece-flow“-Linienkonzepte und ergonomische Einzelplatzsysteme.

www.harting.com

50 Jahre Messtechnik

bei Labom

Labom Mess- und Regeltechnik

feiert in diesem Jahr seinen

50. Geburtstag. Gegründet

wurde das Familienunternehmen

1968 von Walter Labohm.

Mit Ehefrau Hildegard

war er bis Mitte der 90er-Jahre

geschäfts-führender Gesellschafter.

Im Laufe seiner

Geschichte vollzog Labom

den Wandel vom handwerklich

orientierten Unternehmen

hin zum Spezialisten für

digitale Messtechnik. Eingesetzt

werden die Geräte zur

Messung und Überwachung

von Druck, Füllstand und

Temperatur. 1993 übernahmen

Lutz Burmeister und

Frank Labohm die Geschäftsführung.

Im Jahr 2017 erfolgte

ein weiterer Generationenwechsel:

Marc Burmeister

übernahm die Position seines

Vaters. Seine Ziele sind

auf die Zukunft gerichtet:

Digitalisierung, der Wandel

der Arbeitswelt und die Globalisierung

des Marktes sind

seine Herausforderungen.

Heute beschäftigt Labom ca.

180 Mitarbeiter.

www.labom.com

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fürTechnik

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SENSORIK UND MESSTECHNIK I INTERVIEW

Vertrauenssache

Das Besondere eines selbstkalibrierenden Thermometers – vollautomatisiert und rückführbar

Die Messung und Kontrolle der Temperatur ist in Prozessen der Pharma-,

Nahrungsmittel- und Getränke-Industrie essentiell. Sie gibt Aufschluss

über Abweichungen während der Produktion und stellt somit den

Prozessablauf sicher. Zum Einsatz kommen industrielle Thermometer,

die zuverlässig und robust sein müssen. Endress + Hauser hat ein selbstkalibrierendes

Thermometer für industrielle Anwendungen entwickelt,

das höchsten Anforderungen gerecht wird. Über Innovation und

Mehrwert sprechen wir mit Harald Hertweck von Endress + Hauser.

Die Temperatur ist die am häufigsten gemessene

Größe in der Prozesstechnik.

Sie dient der Überwachung und Steuerung

von Produktionsprozessen und liefert wesentliche

Daten für eine lückenlose Dokumentation.

Zum Einsatz kommen industrietaugliche

Thermometer, die jedoch regelmäßig

überprüft und kalibriert werden

müssen. Nur so garantieren sie zuverlässige

Messergebnisse und erfüllen die Anforderungen

an Dokumentationen, Zertifikatserstellung

und Konformitäten. Um Temperatursensoren

zu kalibrieren, werden sie in

der Regel aus dem Prozess entnommen,

das heißt die Anlage muss gestoppt und der

Prozess unterbrochen werden. Eine lückenlose

Prozessdokumentation kann dadurch

nicht erfolgen. Zudem ist das Hochfahren

der Anlage mit Aufwand verbunden. Der

Spezialist für messtechnische Lösungen

und Automatisierung, Endress + Hauser, hat

eine einzigartige Sensortechnologie mit

Selbstkalibrierfunktion entwickelt. Das Kompaktthermometer

iTHERM TrustSens wurde

speziell für Anwendungen in der Lebensmittel-,

Getränke- und pharmazeutischen

Industrie konzipiert. Durch eine automatisierte,

lückenlos rückführbare Selbstkalibrierung

während der Produktion beseitigt

der Sensor das Risiko von Nichtkonformitäten,

was zu höchster Produktsicherheit

und Prozesseffizienz führt. Die integrierte

Heartbeat Technology sorgt darüber hinaus

für klare, standardisierte Diagnosemeldungen

und Handlungs anweisungen, um eine

Anlage gemäß dem wirklichen Bedarf zu

warten. Dadurch wird nicht nur eine Trenderkennung

zur vorausschauenden Wartung

möglich, sondern auch Anhaltspunkte für

Betriebszuverlässigkeit und Prozesssicherheit

geliefert. Der Sensor iTHERM Trust-

Sens wurde dafür mit dem internationalen

Technologiepreis der Hannover Messe,

dem Hermes Award, ausgezeichnet.

Sensortechnologie für Industrie 4.0

Nicole Steinicke im Gespräch mit Harald Hertweck, Managing Director bei Endress+Hauser Wetzer

Herr Hertweck, Ihr Temperatursensor wurde in diesem Jahr

mit einem der bedeutendsten Technologie-Preise weltweit

ausgezeichnet. Was macht Ihre Entwicklung so besonders?

Das Besondere an unserem Temperatursensor iTHERM TrustSens

ist seine technologische Fähigkeit, eine Selbstkalibration im

laufenden Prozess durchzuführen. Die einzige Möglichkeit, einen

Temperatursensor zu prüfen, ist die „offline“-Kalibrierung. Hierzu

muss der Prozess angehalten werden damit der Sensor ausgebaut

werden kann. Unser Thermometer nimmt die Kalibrierung im

Prozess eigenständig vor. Bei einer Sanitisierung der Anlage (SIP

Prozess) bei >121°C, erfolgt die vollautomatische Kalibrierung

unmittelbar nach der Heißhaltezeit. Verantwortlich dafür ist eine

hochentwickelte Sensoreinheit, bestehend aus einem primären

Pt100-Temperatursensor und einer hochgenauen integrierten

Referenz. Der Referenzsensor nutzt einen physikalischen

Fixpunkt auf Basis der Curie-Temperatur und dient somit der

regelmäßigen Kalibrierung des Primärsensors. Somit wird die

konstant hohe Messgenauigkeit des Temperaturfühlers während

der gesamten Lebensdauer permanent überwacht.

Handelt es sich also um eine komplett automatisierte

Inline-Selbstkalibrierfunktion?

Ja, die Kalibrierung erfolgt vollautomatisiert und rückführbar.

Auch stellen wir eine automatisierte Dokumentation und einen

8 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


INTERVIEW I SENSORIK UND MESSTECHNIK

Harald

Hertweck

Speicher für 350 Kalibrierpunkte

sicher sowie eine

automatisierte Zertifikatserstellung.

Das heißt noch

einmal, dass der Prozess

nicht gestoppt werden muss,

auch nicht im Reinigungsprocedere.

Anwender haben

somit jederzeit die Sicherheit,

dass die richtige Temperatur

gemessen wird und eine

100 %ige Qualität, bezogen

auf den Prozess, erreicht wird.

Welchen Mehrwert und

welche Vorteile bieten

Sie damit dem Anwender?

Der Mehrwert der Inline-

Selbstkalibrierung liegt

ganz klar auf einer hohen

Prozess sicherheit und Anlagenverfügbarkeit, das heißt es kommt

zu keinem Anlagenstillstand mehr. Hinzu kommt eine deutlich

höhere Prozessqualität bei signifikant geringerem Risiko einer

Abweichung im Prozess beziehungsweise der Produktgüte. Die

automatisierte Protokollierung speichert bis zu 350 Messwerte,

die zum Beispiel online in einer Cloud zu Verfügung gestellt

werden können. Außerdem lässt sich unmittelbar ein Kalibrierzertifikat

erzeugen, das für ein Audit benötigt wird.

In welchen Punkten wird Ihre neuartige Lösung auch für weitere

Entwicklungen des Endress+Hauser-Portfolios genutzt?

Endress + Hauser steht für Innovationen und wir haben stets

den Anspruch technologisch ganz vorne zu sein und zukunftsfähige

Produkte zu entwickeln. Den Anwendernutzen stellen

wir dabei in den Vordergrund, sei es die Kostenreduzierung,

Verbesserung der Qualtität oder auch moderne Möglichkeiten

der Datenspeicherung und -verarbeitung. Auch das Thema

Datensicherheit spielt eine große Rolle. Hier ist TrustSens eines

der innovativsten Produkte, das wir derzeit bieten können. Wir

haben über zehn Jahre an diesem Produkt entwickelt. Wir binden

schon sehr früh in der Entwicklungsphase unsere Kunden mit

ein, sodass wir letztendlich immer zu einem optimalen Ergebnis

kommen.

Wie geht es weiter? – Nach unserem ersten Schritt in dieser

Technologie werden wir auch versuchen, diese in neuen

Branchen abzubilden. Wir sind beispielweise gerade dabei, ein

Thermometer für < 55 °C zu entwickeln. Der Fokus hierbei auf den

CIP-Prozessen (Cleaning In Place). Und mit dieser Technologie

und der damit verbundenen Entwicklung zusätzlicher Fixpunkte,

haben wir natürlich mannig faltige Möglichkeiten spezielle

Sensoriken für unterschiedliche Anwendungen zu entwickeln.

Wir sehen also noch sehr viel Potenzial für die Zukunft.

Weitere Informationen zum Thema: www.endress.com/trustsens

Bilder: Endress+Hauser Wetzer

www.de.endress.com

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Unser Füllstandssensor – der kapazitive Alleskönner

Als Quader oder Scheibe Als Sonde oder von außen durch die Wand. Für nichtmetallische Objekte, Granulate

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

Noch flexibler

online überwacht und bei Grenzwertverletzungen

können Digital-Ausgänge in msec

geschaltet werden. Für Monitoringzwecke

stehen außerdem vier Analogausgänge zur

Ver fügung. Zur Feldbusankopplung sind

zwei Profibus-DP Slave-Schnittstellen sowie

je eine Modbus TCP-, Modbus RTU- und

eine frei konfigurierbare CAN-Schnittstelle

vorhanden. Über die LAN-Schnittstelle, die

alle Messwerte online und mit hoher Geschwindigkeit

ins Intranet oder Internet

überträgt, kann von jedem Netzwerk-PC auf

das Gerät zugegriffen werden. Um Schwingungsmessungen

mit höheren Kanalzahlen

zu realisieren, lassen sich mehrere Geräte

synchronisieren.

Verständliche Konfiguration

auch für Neulinge

Produktreihe von Schwingungsmessgeräten wird durch

neue Kanalvarianten erweitert

Die Schwingungsüberwachung findet z. B. in Produktionsprozessen,

auf Lebensdauerprüfständen und im Bereich der Stromerzeugung

ihren Einsatz, um beginnende Schäden oder unzulässige

Betriebszustände frühzeitig zu erkennen. Die Messwerte müssen

dabei mit hoher Geschwindigkeit erfasst, analysiert und eine

Überwachung in Echtzeit garantiert werden.

Mit dem Expert Vibro bietet die Delphin

Technology AG bereits seit 2013 eine

technisch ausgefeilte Lösung, um sich den

unterschiedlichsten Aufgaben aus dem

Bereich der Schwingungsmesstechnik zu

stellen. Nach dem Erfolg der Varianten

mit 8 und 16 Schwingungseingängen wurde

die Gerätefamilie nun erweitert. Mit wahlweise

4, 8, 12 oder 16 Schwingungskanälen

können viele Anwendungen nun noch

passgenauer und ohne Kanaloverhead realisiert

werden.

Dr. Sven Jodlauk ist Produktmamanager bei der

Delphin Technology AG in Bergisch Gladbach

Hardwareseitig kommt im Expert Vibro ein

leistungsfähiger, auf ARM-Technologie basierender

Dual Core FPGA zum Einsatz, der

über genügend Leistungsreserven verfügt,

um bis zu 16 Messkanäle synchron mit

Abtastraten von bis zu 50 kHz pro Kanal

signaltechnisch auszuwerten. 24 Bit-A/D-

Wandler garantieren äußerste Genauigkeit.

Die galvanische Trennung aller Kanäle

untereinander schließt Querbeeinflussungen

grundsätzlich aus. Es kann flexibel

zwischen der Messung von Spannungen,

IEPE- oder Wellenschwingungssensoren

umgeschaltet werden. Integrierte Komparatoren

und Digital-Eingänge erlauben

eine flexible Triggerung. Messwerte werden

Die Schwingungsmessung ist mit Expert

Vibro auch für Neueinsteiger möglich. Eine

intuitive Konfiguration garantiert eine

schnelle Inbetriebnahme und kurze Schulungszeiten.

Alle Funktionen der Signalanalyse

werden online in Hardware konfiguriert

und ausgeführt. Dazu gehören individuell

parametrierbare Filter, Differenziatoren und

Integratoren und die FFT-Berechnung. Die

berechneten Spektren werden zusammen

mit Zeitsignalen und einer vielfältigen Auswahl

abgeleiteter Phasen-, Frequenz- und

Amplitudenkennwerten autark gespeichert.

Dazu steht ein interner Speicher von bis zu

14 GB zu Verfügung. Mittels vielseitiger Softwarekanäle

sind bereits in Hardware tiefergehende

Analysen möglich. Außerdem kann

Expert Vibro autark betrieben und für Überwachungsaufgaben

eingesetzt werden. Das

Touchdisplay von Expert Vibro zeigt wichtige

Konfigurationsdaten oder Messwerte übersichtlich

an.

Wie auch alle anderen Geräte von Delphin

arbeitet das Expert Vibro exzellent mit der

Komplettsoftware Profisignal zusammen,

die die Entwicklung passgenauer Anwendungen

für die Bereiche Messwert erfassung

und -analyse, Visualisierung und Automatisierung

ermöglicht. Mit dem Addon Profisignal

Web ist ein standort unabhängiger

Zugriff möglich. Für den Bereich Schwingungsmesstechnik

steht die Option Vibro

zur Verfügung, die die Software um eine

Vielzahl schwingungsmesstechnischer Diagramme

ergänzt. Die Darstellung von Spektren

ist in vielen verschiedenen Variationen

möglich.

Einsatz in der Turbinen-

Überwachung

Betreiber von Anlagen sind an einer hohen

Verfügbarkeit und Effektivität interessiert.

10 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Betriebsverhältnisse müssen optimiert, Ausfälle

verhindert und gleichzeitig Serviceund

Wartungsintervalle zustandsorientiert

oder planbar durchgeführt werden. Daher

ist in diesen Bereichen eine Schwingungsüberwachung

und Online-Analyse unerlässlich.

Die moderne Technik verbunden mit

einer hohen Schnittstellenvielfalt macht

Expert Vibro nicht nur für Neu anlagen interessant

sondern ist auch optimal geeignet,

sich in bestehende Infrastrukturen zu integrieren.

Mit den Expert Vibro-Geräten werden

Schwingungen an Kaplan- und Francis-

Turbinen überwacht und Kennwerte über

redundante Profibus-Schnittstellen an Leitsysteme

transferiert. Mit einem Expert Vibro-

Gerät werden bis zu 16 Wellenschwingungssensoren

synchron erfasst, analysiert und

überwacht. Sowohl die statische Wellenposition

als auch die dynamische Schwingung

der gleitgelagerten rotierenden Welle in

Bezug zum feststehenden Lagergehäuse

wird bestimmt. Die radiale Wellenposition

und Drehzahl wird mittels einer Referenzmarke

an der Welle mit erfasst. Aus der

Wellenposition können Phaseninformationen

berechnet werden. Das Expert-Vibro-

Gerät kann aus den gemessenen Zeitsignalen

direkt ein Frequenz-/Amplitudenund

Phasenspektrum sowie Kennwerte wie

zum Beispiel smax oder Peak-Peak berechnen,

autark abspeichern oder über Ethernet

oder Profibus-DP an DCS-Systeme oder

Das Expert Vibro kombiniert leistungsfähige

Schwingungsmesstechnik mit vielfältigen Schnittstellen

PCs übertragen. Mit der Software Profisignal

und der Option Vibro können die

Mess werte im Orbit-, Polar-, Bode-, Shaft

Centerline, FFT-Diagramm oder Spektogramm

dargestellt und ausgewertet werden.

Lebensdauerprüfstände

in der Praxis

Ein Lebensdauerprüfstand dient dazu, das

Produkt im Langzeitbetrieb unter realistischen

Bedingungen zu testen und für eine

definierte Lebensdauer zu qualifizieren. Er

dient zur Weiterentwicklung der Produkte

und trägt somit direkt zur Sicherung der

Wettbewerbsfähigkeit bei. Der besondere

Nutzen liegt hierbei in der zeitgleichen Erfassung

und Überwachung aller relevanten

Schwingungs- und Prozessdaten des Prüflings

sowie der hohen Zuverlässigkeit und

Verfügbarkeit dieser Messwerte.

Bei einem weltweit führenden Hersteller

von Kugel-, Wälz- und Gleitlagern wird für

01 Das Expert Vibro ermöglicht

eine universelle Schwingungsüberwachung

und -analyse

die Ausstattung der MSR-Technik an zahlreichen

Lebensdauerprüfständen das Expert

Vibro in Kombination mit einem Profimessage-Slave

und der Software Profisignal

Klicks eingesetzt. Sämtliche Schwingungsdaten

werden in direktem Zusammenhang

mit unterschiedlichen Prozessdaten wie

Temperatur, Druck, Durchfluss, Drehzahl

etc. permanent erfasst und autark überwacht.

Verschiedene Kennwerte und FFT-

Spektren werden online während des

Prüfablaufs gebildet, direkt analysiert und

an eine zentrale SQL-Datenbank weitergeleitet.

Die autarke Arbeitsweise des Expert

Vibro mit seinen internen Steuer- und

Regelfunktionen gewährleistet den unabhängigen

Betrieb jedes einzelnen Prüfstands.

Die Ansteuerung des Frequenzumrichters

und weiterer Peripherie erfolgt ebenfalls

direkt aus dem Expert Vibro-Gerät. Mithilfe

der Software Profisignal Klicks wurde der

Prüfablauf erstellt und für den Bediener

sind sämtliche Messwerte und Zustände

des Prüflings stets übersichtlich in verschiedenen

Visuschaubildern ersichtlich. Durch

die zentrale Datenbank, die sämtliche relevanten

Prüflingsdaten enthält, ist eine komplette

Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen

geprüften Lagers gewährleistet. Somit können

Tests flexibel gestaltet werden und zum

Beispiel auch zeitlich unterbrochen und

dann nahtlos fortgeführt werden.

Bilder: Aufmacher Fotolia, sonstige Delphin

www.delphin.de

Ein-/Ausgänge Typ 4 Typ 8 Typ 12 Typ 16

Analog-Eingänge

4 8 12 16

(mV, mA)

Analog-Ausgänge

4 4 4 4

(mV, mA)

Digital-/Frequenz-

4 4 4 4

Eingänge

Digital-/Ausgänge 8 8 8 8

02 Mit den neuen Varianten Typ 4 und Typ 12 wird die Expert-Vibro-Serie erweitert

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 11


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Aus Stahlschrott

wird Farbe

Laser-Volumenstromsensor

regelt die Schüttgut-

Dosierung

Der Baustoff Beton erfreut sich

derzeit einem Imagewandel, was

Ästhetik anbelangt. Ein Grund

dafür liegt unter anderem in dem

Trend: weg vom tristen Grau hin

zu farbigen Betonwerkstoffen.

Zur Herstellung der synthetischen

Eisenoxid- und Chromoxid-

Farbpigmente kommen Laser-

Volumenstromsensoren zum

Einsatz.

Lanxess setzt in seinem Werk in Krefeld-

Uerdingen zur Prozessoptimierung bei

der Materialzufuhr von hochwertigen Eisenspänen

fünf Laser-Volumenstromsen soren

der Baureihe Bulkscan LMS511 von Sick

ein. Aus dem Rohstoff werden in einem

Oxidationsprozess sowie in einem chemischen

Fällungsverfahren Farbpigmente gewonnen.

Dazu müssen die Eisenspäne zu

den einzelnen Verarbeitungsstationen über

Förderbänder transportiert werden. Die

Späne werden gemahlen, gesiebt und hinsichtlich

der geplanten Farbe gemischt,

zwischengelagert und schließlich gemäß

einer 100 Jahre alten Rezeptur per Oxidation

zu Farbpigmenten in Pulverform verarbeitet.

Vertrieben werden diese Pigmente unter

dem Namen Bayferrox.

Präzises Materialmanagement

Wie bei jedem Prozess ist es bei der Anlagenplanung

wichtig, die einzelnen Prozessund

Verarbeitungsschritte bestmöglich auf

einander anzupassen. Nur so kann die optimale

Auslastung der Anlagen gewährleistet

werden. Das bedeutet im Schüttgut-Förderprozess,

dass die dem Förderband folgende

Anlage die geförderte Menge des Förderguts

aufnehmen und verarbeiten kann. Wenn die

Menge des Schüttguts die Aufnahmekapazität

der nachfolgenden Stufe überschreitet,

kommt es zu Überfüllung und Materialstau,

was letztendlich ein Stillstand der Anlage

bedeutet. Darüber hi naus können Maschinen

und Förderbänder Schaden nehmen.

„Wir möchten jederzeit wissen, welche

Menge und welches Volumen auf dem

Transportband befördert wird, um eine

Überlastung der Anlage auszuschließen,“

erklärt Achim Eumes, Process Control

Technology Inorganic Pigments, Lanxess

Deutschland GmbH. „Unsere Anlage besteht

aus Aggregaten, die aufgrund der

Auslegung weniger fördern können als

vorgelagerte Anlagenabschnitte. Über den

Laser-Volumenstromsensor messen und

steuern wir das Volumen, damit die Anlage

nicht verstopft. Andererseits können wir

darüber den Dosierstrom vernünftig über

den Tag regeln und haben letztendlich ein

Gefühl für die Auslastung der Anlage.“

„An zwei Stellen haben wir einen klassischen

Regelkreis. Der Bulkscan liefert uns

hier den aktuellen Ist-Wert, die aktuelle

Menge, die auf dem Band gefördert wird.

An bestimmten Stellen wird zusätzlich über

den Sollwerte geregelt“, beschreibt Eumes

die Prozesssteuerung. „Die Messung liefert

den Ist-Wert und der Regler passt daraufhin

die Wunschmenge über die Drehzahl der

ersten Förderschnecke an. Somit bekommt

man einen konstanten Förderstrom. Wir

waren auf der Suche nach einem berührungslosen

Messprinzip“, schildert Eumes

die Ausgangssituation. „Für ein optisches

Gerät ist es jedoch eine Herausforderung

die dunkle Eisenspanmasse auf dunklem

Band zu detektieren“, kommentiert er weiter.

Bessere Performance

Die ultraschnelle Sampling-Technologie

von Sick ermöglicht hochpräzise Lasermes-

Patrick Janz, Vertriebsaußendienst SICK Vertriebs-

GmbH, Düsseldorf; Roland Dunker, National

Product Manager Industrial Instrumentation,

SICK AG, Waldkirch

12 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Konzepte zu entwickeln, welche die Leistungsfähigkeit,

Produktivität und Rentabilität Ihrer

Anlage steigern, ist für Sie wichtig.

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Wir unterstützen Sie verlässlich dabei,

Produktqualität, Anlagensicherheit

sowie Kosten- und Risikomanagement

ganzheitlich zu betrachten.

Die ultraschnelle Sampling-Technologie von Sick ermöglicht hochpräzise

Lasermessung selbst unter schwierigen Lichtverhältnissen

Der Bulkscan liefert den aktuellen Ist-Wert

für die Menge Eisenspäne, die auf dem

Band gefördert wird

sung unter praktisch allen Witterungs- bzw. Umgebungsbedingungen.

Die 5-Echo-Technologie ist perfekt für Anwendungen

geeignet, in denen dynamische Objekte unter veränderlichen

oder widrigen Bedingungen zuverlässig detektiert werden müssen.

Auch bei Anwendungen, in denen schlechte Sichtverhältnisse

herrschen, wie z. B. in Tunneln oder Minen. Neben hervorragender

Sicht selbst bei ungünstigen Witterungsbedingungen sorgt die

5-Echo Technologie auch für maximale Genauigkeit.

Die Laserscanner sind im Werk Krefeld Uerdingen an fünf

Stellen über dem Transportband montiert und messen kontinuierlich

mittels Laserpulsen das Höhenprofil des darunter verlaufenden

Eisenschrotts. Die Laserstrahlung ist hierbei augensicher und entspricht

der Laserklasse 1. Das Besondere an diesem Aufbau ist die

robuste Erfassung des Höhenprofils auch bei Störgrößen wie

Schüttgutnebel oder Staub. Ermöglicht wird dies durch neue Signalauswertungs-Technologien,

die unter der Vielzahl an Echos

das korrekte Höhenpro fil-Signal sicher herausfiltern können. Die

Software-Algorithmik ermittelt aus den verschiedenen reflektierten

Laserpulsen sicher das richtige Signal blendet dabei die Messung

störende Nebel- zuverlässig aus. Durch schnelle Scanfrequenzen

von bis zu 75 Hz und schnellen Ansprechzeiten wird sowohl eine

maximale Auflösung des Höhenprofils und damit eine hohe Messgenauigkeit

erzielt, als auch die Messung von schnellen Transportbändern

mit einer Geschwindigkeit von bis zu 30 Metern pro

Sekunde ermöglicht.

Das Sick-System Bulkscan LMS511 bietet zur Signalweiterverarbeitung

sechs individuell belegbare Schaltausgänge, z. B. als

Warn- oder Impulsausgang sowie kontinuierliche Ausgänge wie

beispielsweise Übertragung der Messwerte via TCP/IP (Ethernet).

Die Verarbeitung und Messwertauf bereitung erfolgt hierbei direkt

im Sensor, der daher auch über zwei Eingänge verfügt. Es wird

kein zusätzlicher Messwertrechner benötigt. Dies ermöglicht eine

einfache Montage und Inbe riebnahme.

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www.sick.de


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Das Auge isst mit

Schnelle und präzise Qualitätsprüfung von Schokoladentafeln

Beim Genuss von Schokolade

ist neben dem Geschmack auch

die Optik des Produktes für die

Kaufentscheidung des Kunden

entscheidend. In der Fertigung

überprüft daher ein modernen

Laser-Scanner das Produkt

mittels berührungsloser

Highspeed-Messung auf

seine einwandfreie Optik.

Um Schokolade im Produktionsprozess

einer Qualitätsprüfung zu unterziehen,

werden verschiedene Verfahren angewendet.

Erfolgt die abschließende Qualitätskontrolle

per manueller Sichtprüfung, so ist diese

unter anderem an die Tagesform der Mitarbeiter

gebunden und damit nicht über den

gesamten Produktionsprozess gleichbleibend.

Erfolgt die Qualitätsprüfung mittels

taktiler Messungen nimmt dies zum einen

viel Zeit in Anspruch, weil die Geschwindigkeit

taktiler Systeme niedriger ist als die

optischer Systeme. Die Oberfläche muss

dazu an vielen Punkten abgetastet werden.

Zum anderen wirkt die berührende Messung

auf Sensor und Produkt ein, wodurch

sich der Verschleiß erhöht. Laser-Punktsensoren

messen berührungslos, allerdings

erfassen sie die Messwerte lediglich punktförmig.

Um die erforderlichen Werte eines

Schokoladenprofils zu generieren, müssen

sie zahlreiche einzelne Messwerte ermitteln.

Dies bringt einen hohen zeitlichen wie auch

finanziellen Aufwand mit sich. All diese

Verfahren würden den ansonsten hochautomatisierten

Produktionsprozess einschränken.

Im Gegensatz dazu, bieten Laser-

Scanner einige Vorteile. Das Scancontrol-

System liefert bei wechselnder Oberflächenbeschaffenheit

des Förderbandes oder den

verschiedenen Farben der Schokoladentafeln,

von hell bis dunkel, zuverlässige Ergebnisse.

Um die strengen Hygienebedingungen der

Lebensmittelindustrie zu erfüllen, kann der

Scanner kundenseitig in einem speziellen

Schutzgehäuse extra für die Lebensmittelindustrie

untergebracht werden, das sich

Dipl.-Ing. Christian Kämmerer, MBA, Leiter

Vertrieb 2D/3D Optische Messtechnik, Micro-

Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg

robust gegen Hochdruck-Stahlreinigung,

Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid

oder andere alkalische oder auch chlorhaltige

Reinigungsmittel zeigt.

Profil auf einen Schuss erfasst

Laser-Scanner von Micro-Epsilon bieten also

eine Lösung mit deutlicher Zeitersparnis

gegenüber den bisherigen Standardprüfungen

und gleichzeitig eine äußerst schnelle

und hochpräzise Qualitätsprüfung der Schokoladentafeln

unter Einhaltung hoher hygienischer

Auflagen. Nicht nur Stichproben

werden mit den Laser-Profil-Scannern entnommen,

sondern die komplette Produktion

geprüft. Der Scanner ist dazu fest über

dem Förderband montiert. Der Standardmessbereich

in dieser Applikation beträgt

100 mm, lässt sich aber im erweiterten

Messbereich auf ca. 143 mm erweitern.

Durch die Einbindung eines Encoders am

Beförderungsband ist stets eine äquidistante

Profilerfassung auch bei unterschiedlichen

Bandgeschwindigkeiten gewährleistet und

es ergibt sich eine hohe Reproduzierbarkeit.

Der Scanner erfasst mit einem Schuss sogar kleinste

Teile auf wenige Mikrometer genau

Dank der hohen Profilfrequenz meistert

der Scanner die kurzen Taktzeiten im Produktionsprozess

mühelos. Bei einer Durchlaufgeschwindigkeit

des Förderbandes von

mehr als 30 m/min erfassen die Highspeed-

Laser-Scanner berührungslos jedes Profil

der fertigen Schokoladentafeln und bewerten

diese bereits im Sensorkopf. Mittels Scancontrol

Configuration Tools lässt sich der

Scanner vorab parametrieren. Zu 100 %

sichert der Scancontrol 2960-100 die Überwachung

der Tafeln in der Fertigungslinie.

Die Qualitätsprüfung durch diese Sensorreihe

ist deutlich effizienter als mit anderen

optischen Sensoren. Der Scanner erfasst

auf einen Schuss das gesamte Profil, außerdem

lassen sich daraus Fehler in der Oberflächenbeschaffenheit

erkennen. Messgrößen

wie Anzahl der Vertiefungen, Profil,

Breite, Höhe, Tiefe, Kante, Rille, Ebenheit

oder Verformung werden definiert und

durch den Scanner bestimmt. Die Messwerte

können je nach Vorgabe entweder in

Echtzeit direkt im Sensorkopf verrechnet,

mit vordefinierten Parametern abgeglichen

werden und als IO- oder NIO-Signal ausge-

14 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Durch die Integration eines Laser-Scanners in die Fertigungslinie lassen sich Schokoladenprodukte

mittels berührungsloser Highspeed-Messung in Echtzeit kontrollieren

geben werden. In diesem Fall wäre zum

Beispiel ein Aussortieren der Tafeln die Folge,

die als nicht den Vorgaben entsprechend

identifiziert wurden. Es ist aber genauso

möglich, dass der Scanner direkt mit der

SPS kommuniziert und die verrechneten

Messwerte an diese weiterleitet. In diesem

Fall führt die SPS die weiteren Schritte aus

und bewertet die Messergebnisse. Das Eingreifen

in die Liniensteuerung beispielsweise

durch Nachregelungen im Prozess ist damit

unmittelbar möglich. Die Echtzeit-Qualitätsprüfung

mit Laserscannern lässt in

beiden Varianten ein schnelles Eingreifen

zu, wodurch Ausschuss reduziert und Kosten

gesenkt werden.

Rote und blaue Laserdiode

Laser-Scanner der Produktfamilie Scancontrol

gelten weltweit als leistungsfähige Profilsensoren,

bezüglich ihrer Baugröße, Genauigkeit

und Messrate. Sogar kleinste Teile

können auf wenige Mikrometer genau erfasst

werden. Im Fall der Qualitätsprüfung

von Schokolade wird aufgrund der höheren

Intensität eine rote Laserdiode eingesetzt.

Er zeigt sich im Produktionsumfeld zudem

robust. Der rote Laser wird für zahlreiche

Messaufgaben eingesetzt, beispielsweise im

Automotive-Bereich. Unter anderem erfolgt

die Prüfung von Ziernähten an Airbags hinsichtlich

ihrer Gleichmäßigkeit, die Spaltmessung

an Fahrzeugteilen oder die Kontrolle

von Kleberaupen.

Es gibt aber auch Messaufgaben, bei denen

rote Laser an ihre Grenzen stoßen und

daher Laser-Scanner mit blauem Laser zum

Einsatz kommen. In einigen Fällen liefern

blaue Laser genauere Ergebnisse, da das

Licht nicht so tief in das Messobjekt eindringt.

Ein Beispiel ist die Vermessung

semitransparenter Oberflächen oder organischer

Materialien. Weiterhin eignet sich

der blaue Laser besser für glühende Objekte,

da auf deren Oberfläche der rote Laser

wegen der gleichen Wellenlänge für den

Sensor nicht sichtbar wäre. Aber auch bei

hochglänzenden Oberflächen wie zur Klingenwinkelbestimmung

von Rasierern, liefert

der blaue Laser hochpräzise Ergebnisse.

Welcher Laser sich besser eignet, ist eine

Entscheidung, die sich nach den Anforderungen

der jeweiligen Applikation richtet.

Micro-Epsilon hat die Anwendung auf heißglühenden

und semitransparenten Messobjekten

weltweit zum Patent angemeldet.

Die Laser-Profil-Scanner von Micro-Epsilon

sind abgestimmt auf Anwendungen in der

Qualitätskontrolle, in Fertigungsprozessen

oder der Automation. Sie basieren auf dem

Triangulationsprinzip zur zweidimensionalen

Profilerfassung. Profile auf verschiedensten

Objektoberflächen werden erfasst,

gemessen und bewertet. Bei bewegten Objekten

oder bei Traversierung des Sensors

können außerdem 3D-Messwerte und damit

3D-Profile generiert werden.

Bilder: Aufmacher Fotolia, sonstiges Micro-Epsilon

www.micro-epsilon.de

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 15


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Berührungslos und präzise

Infrarot-Thermometer ermöglichen neues Fertigungsverfahren für Kunststoffteile

Wenn es darum geht, die

Oberflächen-Temperaturen von

Gegenständen zu messen, kommen

Pyrometer zum Einsatz. Besonders

robust, kompakt und zuverlässig

müssen Sensoren sein, die

unmittelbar hinter den Infrarot-

Strahlern eines Heizsystems

eingesetzt werden.

Bauteile aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten

sind stabil, können komplexe

Geometrien haben und weisen trotzdem

ein geringes Gewicht auf. Eine Herstellung

solcher Werkstücke im Spritzgießverfahren

bietet eine große Flexibilität bei der Gestaltung

sowohl hinsichtlich der Form als auch

der verwendeten Materialien. Es lassen sich

sogar Metallkomponenten in die Bauteile

einbetten.

Krauss Maffei hat mit der Fiber-Form-

Technologie ein Verfahren entwickelt, um

solche Bauteile in hoher Qualität herzustellen.

Als Basismaterial kommen endlosfaser

verstärkte Thermoplasthalbzeuge, sogenannte

Organobleche, zum Einsatz. Diese

flächigen Halbzeuge können aus Glas-,

Kohlenstoff-, Aramid- oder Mischfasergeweben,

die in einer thermoplastischen

Kunststoffmatrix, wie Polyamid oder Polypropylen,

eingebettet sind, bestehen. Die

Organobleche werden zunächst aufgeheizt

und anschließend durch einen Thermoformprozess

in die gewünschte Geometrie

umgeformt, bevor sie im Spritzguss hinterspritzt

werden. Dem ersten Prozessschritt in

diesem sogenannten Fiber-Form-Prozess –

dem Aufheizen der Halbzeuge – kommt dabei

eine sehr große Bedeutung zu. Eine möglichst

gleichmäßige Oberflächen-Temperaturverteilung

der Organobleche ist entscheidend

für den Gesamtprozess. Das Aufheizen

geschieht in speziellen Öfen, in denen

Infrarotstrahler für den notwendigen

Energieeintrag zur Erwärmung der Organobleche

sorgen. Dabei sind zwei Bedingungen

wichtig: Das Aufheizen soll schnell

gehen, und die Temperaturverteilung soll

über die gesamte Organoblech oberfläche

homogen sein.

Neues Verfahren erfordert

genaue Temperaturkontrolle

Für das Verfahren hat Krauss Maffei eine

Infra rot-Heiztechnologie entwickelt, die eine

homogene und schnelle Aufheizung sicherstellt.

Je nach Baugröße des Ofens sind im

Standard bis zu 72 Infrarotstrahler in das

Heizsystem integriert. „Die Temperaturregelung,

mit der die einzelnen Infrarotstrahler

angesteuert werden, war bei der Entwicklung

eine große Herausforderung“, erklärt

Dr. Mesut Cetin, der als Produkt- und Projektmanager

Leichtbau die Neuentwicklungen

in diesem Bereich mit betreut hat.

„Übliche Temperaturregler arbeiten mit

einem einzigen Infrarot-Pyrometer zur Temperaturmessung

und Regelung des Aufheizprozesses“,

ergänzt Christian Herrmann, der

als Entwicklungsingenieur maßgeblich an

den Neuentwicklungen beteiligt war. „Ein

schnelles und präzises Aufheizen sowie eine

homogene Temperaturverteilung über die

gesamte Fläche des Halbzeugs konnten wir

so nicht erreichen.“ Die Regelzeiten und der

herkömmliche Aufbau der Regelung waren

nicht zielführend und entsprachen nicht den

Anforderungen des Marktes. Außerdem wird

das Aufheizen des gesamten Systems über

mehrere Prozesszyklen hinweg nicht ausreichend

berücksichtigt.

Robuste Pyrometer, intelligente

Regeltechnik

Zum Einsatz kommen Pyrometer von Optris

des Typs CT LT22. „Diese haben für unsere

Anwendungen zahlreiche Vorteile“, begründet

Herrmann die Entscheidung für Optris: „Sie

sind sehr kompakt und vertragen auch die

hohen Umgebungstemperaturen, die direkt

hinter den Infrarotstrahlern herrschen, wo

wir die Pyrometer einbauen.“

Die Pyrometer bestehen aus zwei Teilen:

Der kompakte Sensorkopf hat einen Durchmesser

von lediglich 14 mm und arbeitet

bei Umgebungstemperaturen bis zu 180 °C

ohne Kühlung. Die abgesetzte Elektronik

des Sensors, an der auch die Einstellungen

vorgenommen werden können, kann dann

in größerer Entfernung montiert werden. In

der konkreten Anwendung geschieht dies

Dr. Mesut Cetin, Gruppenleiter Produktmanagement,

Christian Herrmann, Entwicklungsingenieur

Leichtbau beide bei KraussMaffei Automation

GmbH, München; Torsten Czech, Head of Product

Management, Optris GmbH, Berlin

16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


01

02

01 Die Pyrometer befinden sich im Ofen

direkt hinter den Heizstrahlern (siehe Pfeil)

02 Das robuste IR-Thermometer Optris CT LT

misst präzise von - 50 bis + 975 °C

außerhalb des Infrarot-Heizsystems. Der

Sensorkopf ist mit einem optional erhältlichen

Freiblasvorsatz ausgestattet, der verhindert,

dass die Optik mit Staub oder

Sprühnebel verschmutzt wird. „Diese Option

war für uns neben der kompakten Bauform

besonders wichtig, da in der Kunststoffindustrie

immer mit Belastungen durch

Ausgas ungen und Staub zu rechnen ist“,

betont Christian Herrmann.

Die Software für die Temperaturregelung

der neuen Öfen besteht aus mehreren inneren

und einem äußeren Regelkreis. Dabei ist

zunächst jeder Heizzone ein Pyrometer zugeordnet.

Der äußere Regelkreis überwacht

dann die Gesamttemperatur und berücksichtigt

zusätzlich die Beeinflussung der verschiedenen

Zonen untereinander. Als Hardware

für die Temperaturregelung werden

Industrie-PCs verwendet. Die Anbindung

der Pyrometer geschieht über einen Stromausgang

von 4 - 20 mA, der als Standard in

den Pyrometern von Optris enthalten ist.

Die von Krauss Maffei entwickelte Infrarot-Heiztechnologie

lässt sich hardwaresowie

softwaretechnisch in eine Produktionsanlage

einbinden. Die mechanische

Anbindung an eine Spritzgießmaschine

erfolgt über die genormte Euromap-18-

Schnittstelle. Damit lassen sich auch bereits

installierte Spritzgießmaschinen mit

der Infrarot-Heiztechnologie nachrüsten.

Zur Anbindung muss auch die Hard- und

Softwarelösung zur Temperaturregelung

der Infrarotheizung nahtlos mit der Steuerung

der Spritzgießmaschine kommunizieren.

Daher ist sie voll in die Krauss-

Maffei-Spritzgießmaschinensteuerung MC6

integriert.

Zuverlässigkeit für die

Serienproduktion

Die Infrarot-Heiztechnologie heizt die Organobleche

nicht nur homogen sondern

auch schnell und präzise auf. Das ist ein wesentlicher

Punkt beim Einsatz in der Serienproduktion.

Und noch ein weiterer Punkt ist

für den Serieneinsatz entscheidend: Die

Öfen müssen zuverlässig arbeiten. Das betrifft

neben der Mechanik auch die Regelungstechnik.

Ein Ausfall eines Pyrometers

würde im schlimmsten Fall dazu führen,

dass die Produktion komplett stillsteht.

Zuverlässige Komponenten sind daher ein

absolutes Muss. „Seit wir die Pyrometer von

Optris verwenden – und das tun wir bereits

seit 2010 – hatten wir noch nicht einen einzigen

Ausfall der Geräte“, fasst Cetin seine

positiven Erfahrungen mit der Temperaturmesstechnik

zusammen.

Bilder: KraussMaffei, Optris

www.optris.de

AUTOMATISIERUNG 4.0

NEUE KONZEPTE FÜR DIE SENSORIK

UND MESSDATENERFASSUNG

Im Mittelpunkt innovativer Automatisierungskonzepte steht nicht mehr die Anlage oder

Komponente, sondern der Mensch, der bei seinen Automatisierungsaufgaben effizient

unterstützt werden soll. Viele Messsysteme sind jedoch oft nicht in der Lage, mit den

Anforderungen und Datenmengen einer modernen und hochdynamischen Produktionslinie

Schritt zu halten. Datenübermittlung in Echtzeit, hohe Rechenkapazitäten und nicht

zuletzt eine einfache Parametrierung und Visualisierung der Messdaten für unterschiedliche

Gruppen von Mitarbeitern und Bedienern sind Voraussetzungen, die heutige Messtechnik

erfüllen muss. HBM bietet ein breites Spektrum an Konzepten für die Sensorik und

Messdatenerfassung – sowohl für die Entwicklung, als auch für die Produktion

selbst. Informieren Sie sich über das Potenzial neuer Automatisierungslösungen

und den Einsatz moderner Messtechniksysteme im Internet der Dinge .

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www.industrielle-automation.

net/HBM4/

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

Feine Details in schnellen Applikationen erkennen

Mit acht neuen Kameramodellen der LX-Serie kombiniert Baumer aktuellste Sony-Pregius-

Sensoren mit der 10-GigE-Schnittstelle. Eine sehr hohe Bildqualität, ein großer Dynamikumfang

von 71 dB und eine hohe Geschwindigkeit von bis zu 216 Bilder/s zeichnen die Global-Shutter-

LXT-Kameras mit 3, 5, 9 und 12 MP Auflösung aus. So erkennen die CMOS-Kameras feine Details

auch in schnellen Applikationen mit hohem Durchsatz und bilden die Grundlage für eine langzeitstabile

und zuverlässige Bildauswertung. Mit einer Belichtungszeit ab 1 µs eignen sie sich für

Applikationen mit hoher Lichtintensität wie beim Laserschweißen oder für Anwendungsgebiete

mit hohen Geschwindigkeiten wie der Leiterplattenbestückung zur Verringerung der Bewegungsunschärfe.

Der erweiterte Temperaturbereich ermöglicht zusätzlich Applikationen mit hohen

Anforderungen an die Robustheit der eingesetzten Komponenten, zum Beispiel für die Inspektion

von Oberleitungen im Schienenverkehr.

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Kraftaufnehmer zum Erfassen großer

Druckkräfte

Mit dem Kraftaufnehmer C6B bietet HBM eine flexible Lösung

zum wirtschaftlichen Erfassen großer Druckkräfte. Er erfasst

Nennkräfte von 200 kN bis 10 MN mit einer Genauigkeitsklasse

von 0,5. Einsatzgebiete finden sich in der Bauindustrie, Schwerindustrie

und Metallverarbeitung sowie bei dynamischen Messaufgaben

in Forschung und Entwicklung. C6B ist sehr robust und

verfügt über ein hermetisch verschweißtes Gehäuse aus rostfreien

Materialien. Als

Ausführung mit

integriertem Kabel

erreicht der Sensor

die Schutzart IP68.

Da der Kraftaufnehmer

druckstabförmig

aufgebaut

ist, hat der Sensor

einen sehr kurzen

Messweg, was den Einsatz bei sehr schnellen Messungen, z. B.

Aufprallversuchen, ermöglicht. Anwender profitieren von einer

einfachen und schnellen Inbetriebnahme, da sich der Sensor

optimal der Anwendung anpasst. Für die Installation stehen

verschiedene elektrische Anschlussarten zur Verfügung. Zudem

ist der Kraftaufnehmer mit Lasteinleitungen erhältlich, wodurch

die Messunsicherheit in der Anwendung reduziert wird.

www.hbm.com

Druckmesszelle für das digitale Zeitalter

Die Druckmesszelle Ceros S01 M von Jumo mit integrierter

Signalaufbereitung ist ein aktives Bauteil, das ein temperaturkompensiertes

und kalibriertes digitales und analoges Ausgangssignal

für Druck- und Temperaturwerte liefert. Durch seine kompakte

Bauweise eignet sie sich für kritische Einbausituationen. Die Druckmesszelle

arbeitet mit einem piezoresisitven Messsystem und ist

in Messbereichen von 100 mbar bis 100 bar relativ und von 1 bis

100 bar absolut verfügbar. Die Einsatztemperatur liegt zwischen

- 40 und + 125 °C. Auch kundenspezifische Messbereiche, Kompensationstemperaturen

und Bauformen sind möglich. Da die

Messzelle komplett kalibriert und abgeglichen geliefert wird,

kann auf zusätzliche Vorrichtungen wie Klimaschränke, Druckcontroller

oder Kalibriersysteme verzichtet werden.

www.jumo.net

Variable LED-Anzeigetechnik in

kompaktem Design

Die Reihe Miline von Microsyst baut die zeilenorientierten

LED-Anzeigen mit 5,6 cm Gehäusetiefe besonders schlank.

Sie lassen sich nahezu überall montieren und rund um die Uhr

betreiben, ohne Einschränkung der Belastbarkeit oder Ablesebedingungen.

Das Gehäuse besteht aus Aluminium. Punktmatrixdisplay,

leuchtstarke LEDs und ein hoher Kontrast sorgen

für optimale Ablesebedingungen. Schrift- und Hintergrundfarbe

sind in sieben Leuchtfarben wählbar. Verschiedene Zeichenhöhen

lassen sich mehrzeilig darstellen. Wird mehr Platz

gebraucht, kann man mehrere Anzeigen untereinander reihen.

Tabulatoren, Farbumschaltung oder Blinksignale sorgen für

Hervorhebungen. Neben Texten kann je nach Anzeigentyp auch

Bildmaterial angezeigt werden, z. B. Grafiken wie Linien, Rechtecke,

Dreiecke, Kreise oder Bargraphen. Auch wechselnde Bildinhalte

können dargestellt

werden. So können z. B. Prozessfortschritte,

Warnhinweise

oder Arbeitsanweisungen

visualisiert werden.

www.microsyst.de

Sensor-Fusion für sicheren

Einsatz bei Vibrationen

TWK hat Neigungssensoren entwickelt, die genau

und schnell messen und dabei unempfindlich

gegen Störbeschleunigungen und Querneigungsauslenkung

sind. Sie eignen sich für dynamische

Anwendungen, bei denen präzise Neigungswinkel

ständig erfasst und an eine Steuerung

übermittelt werden müssen. Möglich wird dies durch die

Erweiterung des Beschleunigungssensors um ein Gyroskop und

die Verknüpfung der Messsignale zu einem korrigierten Ausgangssignal,

das den Messwinkel exakt anzeigt. Das Zusammenführen

und Aufbereiten der Messgrößen geschieht mit Hilfe eines Kalman-

Filters. Dieser ermöglicht es, den Messwert zu kalkulieren, zu

korrigieren und vorausschauend zu bestimmen. Das Sensor-

Fusion-System ist einsetzbar in mobilen Maschinen sowie während

des Betriebs von Motoren, Hydraulikpumpen oder anderen

Aktionen, die starke Vibrationen erzeugen.

www.twk.de

18 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Beschleunigte Prozesse in der

3D-Bildverarbeitung

IDS bietet mit EnsensoSDK 2.2 eine Lösung, die sehr schnelle

Prozesse und hohe Taktraten für 3D-Vision-Anwendungen gewährleistet.

Das Stereo-Matching kann damit z. B. durch die

Grafikkarte Nvidia CUDA unterstützt werden. Die Funktionen

des SDK können mit

allen 3D-Kameras der

Ensenso-Serie genutzt

werden. Neben je zwei

Kameras mit CMOS-

Sensoren und einem

Projektor zur exakten

Erfassung von Objekten

via 3D-Punktewolke

bietet der Hersteller

dazu ein Software

Development Kit an.

Mit diesem kann das

Stereo-Matching GPUbasiert

erfolgen. Die Funktion ist mit Nvidia-Grafikprozessoren

nutzbar. Der Hersteller führt zudem den NxProfiler ein, der z. B.

die NxLib-Aktionen grafisch darstellt und es ermöglicht, Abläufe

zu beurteilen und zu optimieren. Zudem können Anwender mit

NxLib nun FileCameras erzeugen, d. h. auf Basis von bereits gespeicherten

NxLib-Bildern können virtuelle Ensenso-Kameras

erstellt und so Daten offline bearbeitet werden.

www.ids-imaging.de

Vibrationssensoren für die

Anlagenüberwachung

Die Schwingungsmessung ist ein wesentlicher

Bestandteil der Zustandsüberwachung

von Anlagen und Maschinen zur

Herstellung von Lebensmitteln und

Getränken. Die Vibrationssensoren von

PCB Piezo-tronics, Inc. wurden für die

permanente Installation entwickelt. Dank

der hermetisch dichten Edelstahlgehäuse

und Anschlusskabel mit Schutzklasse IP69K

sind sie lebensmittelbeständig und für die Reinigung mit

Hochdruckreinigern geeignet. Die Modelle 601C91 mit

Kopf anschluss und 602D91 mit seitlichem Stecker bieten eine

Empfindlichkeit von 100 mV/g. Das empfindlichere Modell

601A91 ist mit 500 mV/g auch für niederfrequente Messungen

einsetzbar. Die gehäuseseitigen Anschlussstecker sind in M12

ausgeführt, alternativ stehen auch MIL-Stecker zur Verfügung.

www.synotech.de

Drucksensoren im

SOIC-Gehäuse

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Freepitch Sensor für die genaue und

flexible Winkelmessung

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Der TA903 Winkelsensor kombiniert die Erfahrung von Sensitec

in der Winkelsensorik mit der Energieeffizienz und Temperaturstabilität

des tunnelmagneto-resistiven (TMR) Effekts. Patentierte

Chip-Layouts ermöglichen eine genaue, flexible Patentierte

Winkelmessung

unter schwierigen

Einsatzbedingungen.

Aufgrund der

niedrigen Leistungsaufnahme

eignet

sich der Sensor

besonders für Anwendungen,

die mit

Batterie oder Energy

Harvesting betrieben werden. Die neuen Sensoren erweisen sich

darüber hinaus auch als vorteilhaft für Ex-Schutz Anwendungen.

Sie ermöglichen eine Absolutmessung über 360° am Motorwellenende.

Der Sensor bietet eine hohe Signalamplitude, geringen

Offset und ein sehr stabiles Verhalten über einen Einsatztemperaturbereich

von –40 bis +125 °C. Er kann über einen breiten

Feldbereich von 30 bis 80 mT genutzt werden und liefert als

FreePitch-Sensor in Applikationen am Wellenende sehr gute

Signale mit einer absoluten Winkelgenauigkeit von 0,6°. Als

„bare die“ ist der Sensor ab Q4/2018 verfügbar, weitere Varianten

im SMD-Package sind in Vorbereitung. Der TA903 ist insbesondere

im Industriebereich sehr gut für die präzise Winkelmessung bei

der Motorkommutierung, in Motor-Feedback-Systemen sowie

Drehgebern geeignet.

www.sensitec.com

Die Softwaresysteme für Statistiken im Qualitätsmanagement

Companion by Minitab

Mit der Statistiksoftware Minitab Ihre Messdaten

erfolgreich analysieren und so Ihre Produktqualität steigern.

Mit dem Companion by Minitab Ihre Qualitätsverbesserungsprozesse

erfolgreich durchführen, um so Ihre Produktqualität

zu steigern.

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

Gaswarngeräte bieten Schutz unter

extremen Bedingungen

In der chemischen und petrochemischen Industrie ist eine

permanente Überwachung von solchen Räumen und Anlagen

erforderlich, in denen sich eine explosionsfähige Atmosphäre

bilden kann. Für den Schutz von Personen und Sachwerten

bedarf es einer ständigen Überwachung von toxischen oder

brennbaren Gasen und Dämpfen. Außerdem muss eine permanente

Überwachung auf Sauerstoffmangel und -überschuss

durchgeführt werden. MSR-Electronic verfügt über ein breites

Spektrum an Methoden für die kontinuierliche Detektion von

Gasen, einschließlich des PolyXeta2

Systems mit SIL-2-Einstufung,

ATEX- und IECEx-Zertifizierung für

nahezu jede industrielle Anwendung,

in der extreme Umweltbedingungen

herrschen. Darüber hinaus sind

diese Geräte auch mit austauschbaren

Sensoren ausgestattet, die

eine einfache, zeitsparende Neu -

kalibrierung gewährleisten. Überdies

sind alle Geräte vollständig in

bestehende Systeme integrierbar,

z. B. über Modbus.

www.msr-electronic.de

Kanalfühler mit erhöhter

Messgenauigkeit

Vaisala hat zwei aktualisierte Kanalfühler-Modelle herausgebracht.

Der Humicap Feuchte- und Temperaturfühler HMD62 ist für die

Überwachung von relativer Feuchte und Temperatur optimiert,

während der TMD62 für reine Temperaturmessungen entwickelt

wurde. Der HMD62 bietet alle abgeleiteten Feuchtemessgrößen:

Taupunkt, Feuchttemperatur, Enthalpie, Absolutfeuchte und

Mischungsverhältnis. Das Gerät kann vor Ort mit hochgenauen

Trimmpotis oder mit dem portablen Feuchte- und Temperaturmessgerät

HM70 justiert werden. Für die Vor-Ort-Gerätekonfiguration

gibt es die Insight PC Software. Der Fühler bietet eine

Messgenauigkeit bis ±1,5 % rF und ± 0,1 °C. Das Vollmetallgehäuse

der beiden Modelle ist in Schutzart IP66 ausgeführt. Die

Gehäuseabdeckung lässt sich

öffnen, um Einstellungen

vorzunehmen, ohne den

gesamten Fühler aus dem

Kanal auszubauen. Die

Messfühler sind mit dem

R2-Kompositsensor mit

hoher Genauigkeit und

Korrosionsbeständigkeit

ausgestattet.

www.vaisala.de

Elektrische Thermometer – bis - 60 °C Umgebungstemperatur

geeignet

Elektrische Thermometer bietet Wika jetzt auch in einer Ausführung für Umgebungstemperaturen

bis - 60 °C an. Die Version ist auf Applikationen der Erdöl-, Erdgas- und petrochemischen

Industrie in polarem Klima zugeschnitten. Die Thermometer für Extremkälte

unterscheiden sich äußerlich und in ihrer Genauigkeit nicht von Standardgeräten bis

- 40 °C Umgebungstemperatur. Es handelt sich allerdings um Individuallösungen aus

anwendungsspezifischen und entsprechend kältefesten Bauteilen. Jedes betriebsbereite

Thermometer und seine Komponenten werden anforderungsgemäß bei einer Prüf -

temperatur von - 70 °C getestet sowie auf Temperaturwechselbeständigkeit

gemäß IEC 60079-0 und auf IP-Schutz gemäß

IEC 60529. Beim fertigmontierten Gerät kommt noch ein Schlagfestigkeitstest

hinzu. Die Eignung für niedrige Umgebungstemperaturen

wird auf dem Lieferschein vermerkt.

www.wika.de

Seit über 25 Jahren

Glas- und Keramikdurchführungen werden kundenspezifisch entwickelt und hergestellt

· Außendurchmesser 3…150 mm

· Hohe Temperaturbelastbarkeit bis 450°C

· Hohe Druckbelastbarkeit bis 4500 bar

· Absolute Gasdichtheit

Leckrate < 1 * 10 -9 mbar *l/s

· Isolationswiderstand > 1 TΩ

· Hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit > 4 kV

· Hohe chemische Beständigkeit

· Einsatz hochveredelter Stähle und Titan

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Swir-Objektiv für raue Umgebungen

Das Swir-Objektiv Swiron 2.8/50 von Schneider-Kreuznach mit

einer Brennweite von 50 mm ist ein Hochleistungsobjektiv, das

wahlweise mit C- oder V-Mount erhältlich ist. Es ist robust und

unempfindlich, sodass es auch bei rauen Umgebungsbedingungen

seine hohe Bildqualität beibehält. Standardeigenschaften der

Swiron-Objektive sind die sichere Verriegelung der Blenden- und

Fokuseinstellungen sowie die Beschichtung von 900 bis 1 700 nm.

Das Objektiv eignet sich für Sensoren mit sehr hoher Auflösung

bis zu einer Pixelgröße von 12,4 μm bei einem Bildkreis von

25,6 mm. Ein Speziallack zur Verringerung des Streulichts soll für

beste Bildqualität sorgen. Optimiert für Arbeitsdistanzen von

0,25 bis 2,5 m und eine Verzeichnung von weniger als 1 % ist das

Swiron 2.8/50 geeignet für die Flüssigkeitsinspektion, die Biopharmazie

oder die Sonneninspektion. Es kann auch für Lidar-

Anwendungen in der Chemie oder

Landwirtschaft eingesetzt werden.

Optimal ist es für die Lebensmittelkontrolle

und die hyperspektrale

Bildgebung von Materialtests.

www.schneiderkreuznach.com

20 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018

IL-Metronic.indd 1 28.09.2018 11:18:21


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Modulare optische Systeme in Rekordzeit

Excelitas Technologies und Qioptiq zeigen auf, dass sich komplexe

optische Instrumente binnen kürzester Zeit – innerhalb von acht

Wochen vom Konzept bis zur Funktionstüchtigkeit – aus hochwertigen

Standardkomponenten

aufbauen lassen. Der Prototyp

eines Vierfarb-Durchflusszytometers

erreicht bei der

Partikelanalyse Empfindlichkeiten,

die mit marktüblichen

Geräten vergleichbar sind.

Er bietet u. a. ein sehr gutes

Signal-zu-Rausch-Verhältnis.

Laser, Optiken, Detektoren

und optomechanische Bauteile

stammen von Excelitas und Qioptiq. Zubehör von Dritten

beschränkt sich auf eine Mikropumpe und Hardware zur Signalaufnahme

und Konvertierung in Standard-Dateiformate. Zur

Anregung dienen zwei Festkörperlaser des Typs iFlex-iRis mit

kineFlex-Faseroptik. Für die Detektion von Streulicht und Fluoreszenz

werden sechs LynX-SiPMs eingesetzt. Das gesamte System

wurde modular und skalierbar gestaltet. Besonders deutlich wird

das bei der optischen Bank: Die Linos-Mikrobank-Bauteile lassen

sich stabil und wiederholbar montieren und ausrichten. Sie

können mehrfach zusammengebaut und zerlegt werden, was das

Experimentieren mit dem Aufbau und verschiedenen Konfigurationen

erleichtert.

www.excelitas.com

Allzweckmessumformer für mehrere

Messpunkte

Der 985Q ist Teil der Differenzdrucksensor-Serie 985 von Beck. Im

Gegensatz zu den Druckgebern 985M (Zweileiterausführung) und

985A verfügt er über einen automatischen Nullpunktabgleich, hält

aber zusätzlich noch acht verschiedene Messbereiche in einem

Messumformer bereit. Damit eignet er sich als Allzweckmessumformer

für mehrere

Messpunkte mit

unterschiedlichen

Druckeinstellungen.

Zur Volumenstrombestimmung

per

Differenzdruckmessung

kann die Form

des Ausgabesignals

über eine Steckbrücke

von linear auf

radiziert umgeschaltet werden. Der Messumformer ist nach IP65

geschützt, wodurch er sich für Druck- und Durchflussmessungen

sowie Wächteranwendungen in anspruchsvollen Einsatzgebieten

eignet, z. B. zur dynamischen Filter- und Lüfterüberwachung, in

der Gebäudeautomation und für Klimasysteme und andere

Industrieanwendungen. Optional verfügt er zudem über einen

einstellbaren Transistorschaltausgang mit einer maximalen

Schaltleistung von 30 VDC/100 mA.

www.pewatron.com

Smarte und Digitale Automation

Nürnberg, 27. –29.11.2018

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Es gibt Aufgaben, die uns vor neue Herausforderungen stellen.

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

Deep-Learning-basierte Software zur Bildanalyse

Die Software Cognex Designer Version 4.0 integriert VisionPro ViDi, eine für die automatische

Fertigung optimierte Deep-Learning-basierte Software zur Bildanalyse. Ihre VisionPro-Bildverarbeitungs-

und Deep-Learning-Algorithmen lösen anspruchsvollste Fertigungsanwendungen

mit automatischer Erkennung, Prüfung und Klassifizierung. Die Technologie kommt bei der

Fehlererkennung, der Klassifikation von Textur und Material, bei der Montageüberprüfung und

Lokalisierung verformter Teile und der Zeichenerkennung zum Einsatz. Die Software erweitert

die Hauptbibliothek aus Lokalisierungs-, Prüfungs- und Klassifikationstools von VisionPro um

eine Deep-Learning-basierte optische Zeichenerkennungsfähigkeit. Das VisionPro-Tool ViDi

Blue Read liest Standardtexte ohne komplexes Zeichentraining. Viele schwierige Zeichen können

im Datum oder bei der Chargen-Kennzeichnung sowie geprägter oder geätzter Text zuverlässig

in einer Industrieumgebung gelesen werden.

www.cognex.com

Lichtstärke von Stroboskopen vermessen und grafisch darstellen

In der Stroboskop-Endmontage bei Rheintacho steht eine Messeinrichtung,

mit der die Lichtstärke von Stroboskopen vermessen

und grafisch dargestellt wird. Von außen ist es eine unscheinbare

quadratische „Kiste“, aber mit intelligenter Technik im Innern,

denn es geht um die Vermessung der Lichtstärke von superkurzen

Lichtblitzen. Sie können bis zu 5 µs kurz sein. In dieser Zeit erreichen

die speziellen Xenon-Leuchteinheiten eine Helligkeit, die

im Mega-Lux-Bereich liegt. Bei einer solchen Lichtkonzentration

erreicht man auf üblichen Wegen der Helligkeitsmessung keine

verwertbaren Ergebnisse,

weshalb

sich die Spezialisten

von Rheintacho

diesem

Thema gewidmet

haben. Jedes

Stroboskop wird

nun über eine Prüfeinrichtung

abgenommen und ein individuelles

Prüfprotokoll wird erstellt.

Die ermittelten Daten werden

in der Prüfsoftware abgespeichert.

Eine wichtige Aufgabe

hat die „Blackbox“ zu diesem

Zeitpunkt bereits erfüllt: Mithilfe

des Systems können die

für die Lichtausbeute und Lichtverteilung

verantwortlichen Baugruppen

schneller, zielgerichteter

und basierend auf objektiven Messdaten designed und

ausgewählt werden. So wurden zum Beispiel die Reflektoren

für die Xenon-Stroboskope auf diesem Wege optimiert.

www.rheintacho.de

Der neueste Temperaturkalibrator von SIKA

Integriertes Messinstrument

Automatische Kalibrierung

mehrerer Sensoren

Effizientes Arbeiten

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Überzeugen Sie sich selbst und besuchen Sie uns

auf der SPS IPC Drives in Nürnberg - Halle 10.1, Stand 316

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22 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


SENSORIK UND MESSTECHNIK

Erfasste Signale genauer darstellen

Die Oszilloskope der Serie HDO4000A von Teledyne LeCroy

können die optimale Darstellung der erfassten Signale zur

jeweiligen Bandbreite des Gerätes automatisch wählen. So

können die Signale genauer dargestellt werden. Die 12-Bit-Auflösung

wird durch Abtastraten bis 10 GS/s und ein 10-faches

Oversampling voll genutzt. Zudem verfügen die Geräte über

Bandbreiten bis 1 GHz und Erfassungsspeicher bis 250 MPkt/

Kanal. Das Modell HDO4000A-MS ist über die 16 digitalen

Kanäle hinaus mit speziellen digitalen Debugging-Tools ausgestattet.

Zu den Funktionen der Oszilloskope gehören eine

umfassende Analyse serieller Daten, leistungsfähige Analysewerkzeuge,

vielfältige Mixed-Signal-Eigenschaften und bis zu

23 verfügbare serielle Optionen für Trigger- und Dekodierung.

Außerdem sind alle Geräte der Serie mit der Maui-Benutzeroberfläche

mit One Touch und Schnittstellen wie USB Host, USB

Device, LAN und

GPIB ausgestattet.

Vertrieben werden

sie von Telemeter

Electronic.

www.telemeter.info

Farbflächenkameras in neuen Versionen

JAI hat seine Apex-Serie um

fünf Modelle erweitert:

Die prismenbasierten

3-CMOS- Farbflächenkameras

sind ab sofort in

einer 3,2- und einer 1,6-MP-

Version erhältlich. Beide Varianten bieten PMCL-, USB3-Visionund

GigE-Vision-Schnittstellen. Durch die Prismentechnologie

bieten sie eine hohe Farbtreue und räumliche Präzision. Darüber

hinaus verfügen die Kameras über verschiedene Vorverarbeitungsfunktionen,

die sich besonders für farbkritische Bildverarbeitungsanwendungen

eignen. Dazu bieten die neuen Modelle eine

Auswahl an PMCL-, USB3 Vision- und GigE-Vision-Schnittstellen.

In Kombination mit der Power-over-Mini-CameraLink-

Schnittstelle können die Modelle AP-3200T-PMCL und AP-1600T-

PMCL bis zu 3 × 3,2 MP bei 55 beziehungsweise 126 fps ausgeben.

Die Modelle AP-3200T und AP-1600T verfügen über drei

3,2 MPSony Pregius IMX265- bzw. drei 1,6 MP IMX273-CMOS-

Sensoren auf einem RGB-Prisma. Die Kameras sind erhältlich

bei Stemmer Imaging.

www.stemmer-imaging.com

Volumen, Temperatur und Medienwechsel gleichzeitig bestimmen

Bürkert Fluid Control Systems hat seine FLOWave Sensoren weiterentwickelt. Die Sensoren (Typ 8098)

liefern neben einer präzisen Durchflussmessung zusätzliche Informationen: So erlaubt die integrierte

Erkennung von Gasblasen ein schnelles Eingreifen bei Prozessstörungen. Über den Dichtefaktor können

Flüssigkeitswechsel schnell erkannt werden. Zudem ermöglicht eine Viskositätskompensation genaue

Messungen auch bei hochviskosen Flüssigkeiten. Für eine zukunftssichere digitale Kommunikation

werden neben dem firemeneigenen büS auch die Standardprotokolle CANopen und Industrial Ethernet

(Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP) unterstützt. Das Durchflussmessgerät arbeitet nach dem SAW-

Verfahren (Surface Acoustic Waves), bei diesem Verfahren gibt es keine Einbauten oder Verengungen

und damit auch keine Toträume im Messrohr.

www.buerkert.de

Lasermodul für Industrieanlagen

Mit seinem M18-Gewinde lässt sich das Flexpoint Lasermodul

MV18 von Laser Components einfach in standardisierte Systeme

integrieren. Mit einer homogenen Leistungsverteilung entlang der

gesamten projizierten Linie hat das Unternehmen dieses Produkt

speziell für die Anforderungen der industriellen Bildverarbeitung

entwickelt. Das Modul ist in vielen Wellenlängen zwischen 405

und 850 nm erhältlich. Die 450-nm-Variante ist mit Ausgangsleistungen

bis zu 200 mW die stärkste der aktuellen MV-Serie.

Über einen präzisen Mechanismus lässt sich das Flexpoint MV18

Modul schnell fokussieren. Dabei sorgt die Mechanik für eine

hohe Strahllagestabilität und eine geringe Drift der Linienlage.

Die Stromversorgung erfolgt über eine M12-Schraubverbindung

an der Rückseite. Je nach Anwendung

sind fünf Optik-Varianten

mit verschiedenen Kombination

aus Liniendicke und Tiefenschärfe

erhältlich. Neben der Standardversion

mit einstellbarem Fokus

bietet das Unternehmen das

Modul auch mit werkseitig fixiertem

Fokus an.

www.lasercomponents.com

Board level

Drucksensoren

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SUMMER OF ENGINEERING

ZU GAST

BEI POSITAL FRABA

01 Fraba-Geschäftsführer Christian

Leeser (rechts) im Gespräch mit dem

Leitenden Chefredakteur Dirk Schaar

SUMMER OF ENGINEERING

Ein komplett weißer Raum,

keine festen Arbeitsplätze, keine

Sichtbarrieren, und in der Firmen-

DNA ist neben einer konsequenten

Open-Book-Policy sogar

„Spielfreude“ fest verankert.

Wer den Drehgeber-Hersteller

Posital Fraba in Köln besucht,

der merkt sofort, dass hier vieles

anders läuft. Unsere Innovationsscouts

haben sich vor Ort von

der freigeistigen Philosophie

begeistern lassen und sind

dabei auf beinahe „magische“

Technologien gestoßen.

Autor: Holger Seybold, Redakteur, Projektleiter

SUMMER of ENGINEERING

24 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018

EIN FAST MAGISCHER

PROZESS

WAS IST SUMMER OF ENGINEERING?

Im Sommer 2018 gingen unsere Redakteure bereits im dritten Jahr

auf multimediale Deutschland-Tour. Diesmal drehte sich alles um

„Innovation Excellence“, also Unternehmen, die von uns wegen ihrer

besonderen Fähigkeiten ausgewählt wurden. Eine Station dieser

Roadshow führte uns zu Posital Fraba in Köln. Sie möchten mehr

über unsere Tour erfahren? Spannendes finden Sie auf unserem Blog:

www.summer-of-engineering.de

SUMMERof 2018

ENGINEERING


VIDEO

www.summer-of-engineering.de/fraba_2018

Kommen Sie mit auf die

spannende Reise durch die

Welt von Spielfreude und

Drehgeber-Technologie

bei Posital Fraba in Köln

und Aachen

Unser erstes Reiseziel liegt in einer Kölner Fußgängerzone

direkt zwischen Neumarkt und Dom. Auf den ersten Blick eine

doch sehr ungewöhnliche Adresse für ein mittelständiges

Industrieunternehmen wie Posital Fraba. Das Ganze macht

allerdings Sinn, wie uns Geschäftsführer Christian Leeser erklärt:

„Wir haben den Schritt hier in die Innenstadt gemacht, weil wir mit

dem Standort einen Typ Mitarbeiter ansprechen, der immer digitaler

wird. Wir konkurrieren hier nicht mehr mit unserem Wettbewerber

im alten Industriegebiet, sondern mit Unternehmen wie HRS,

StepStone oder einem Digital Center. Wir müssen in dieser digitalen

Welt die Talente zu uns locken können.“

Genau auf diesen Typ Mitarbeiter ist Posital Fraba auch angewiesen,

denn die Firmenphilosophie ist sehr außergewöhnlich. Im Vordergrund

steht immer die „Spielfreude“. Für Leeser befinden sich nämlich

alle Mitarbeiter in einem Spiel. Und zwar als Team, bei dem alle zusammen

ein Ziel verfolgen und jeder seinen Beitrag dazu leistet.

„Wir haben dabei nicht den Anspruch es jedem Recht zu machen.

Wir sind sehr polarisierend“, räumt er ein.

Die Ideen zu der neuartigen Unternehmensgestaltung kamen

den Brüdern Christian und Dr. Achim Leeser bereits während ihrer

früheren Zeit als Unternehmensberater. Ihnen fiel auf, dass Großunternehmen

„sehr verschwenderisch mit dem Tatendrang der

Mitarbeiter umgehen. Junge Leute fangen in einem großen Unternehmen

an, mit dem Ideal, etwas verändern zu wollen. Trifft man

dieselben Leute fünf Jahre später wieder, dann sind aus ihnen angepasste

Systemoptimierer geworden.“

Dies wollten sie besser machen. So reifte nach mehreren Jahren

mit unzähligen Diskussionen die Idee, eine Organisation aufzubauen,

die den jungen Leuten nicht ihre Grenzen aufzeigt, sondern ihnen

zeigt, dass sie mehr schaffen können, als sie sich zutrauen.

Aufgrund familiärer Verbindungen trafen die Brüder auf die Fraba

GmbH, deren Name auf den Unternehmensgründer Franz Baumgartner

zurückgeht. Im Jahr 1918 – also vor genau 100 Jahren – ließ

sich Baumgartner den „Petri-Schalter“ patentieren und verdiente

sein Geld im Bereich elektrischer Steuerungssysteme, später dann

elektronische. 1993 kauften die Leeser-Brüder dann zusammen mit

ihrem Partner Axel Wiemann das Unternehmen.

„Das Gebäude war eine Ruine, die Pipeline der Produkte war leer,

die Fertigung war ein Chaos und die Mitarbeiter demoralisiert.

Alles platt.“ erinnert sich Christian Leeser. Also ideale Voraussetzungen

für einen radikalen Neustart. Es begann die Neustrukturierung

des Unternehmens, die auf vier Firmenwerten aufbaut: Kompetenz,

vollständige Information, faires Geben und Nehmen sowie

dynamische Entwicklung.

VOLLE INFORMATIONS-TRANSPARENZ

Es ist aber nicht der eine Schlüssel, der in der Fraba-Gruppe zum

Erfolg führen soll, sondern eher ein ganzes Schlüsselbund. Das

fängt bei der offenen Informationspolitik an. Jeder Mitarbeiter hat

Zugriff auf alle Primärdaten. Es herrscht volle Transparenz in allen

Bereichen. Um der Globalisierung Rechnung zu tragen, und damit

auch die Mitarbeiter im Ausland Zugang zu den Daten haben, ist

die Firmensprache seit 15 Jahren konsequent Englisch.

02 Jörg Paulus (links): „Durch Mass

Customization erhält der Kunde sein Produkt

innerhalb von nur drei Tagen.“

„DIE FIRMA MUSSTE PLEITE SEIN“

Den Grundstein legten sie in den 90er Jahren. Nachdem Christian

Leeser seinen Job bei einem renommierten Beratungsunternehmen

an den Nagel gehängt hatte, machte er sich auf die Suche nach

einem passenden Unternehmen. „Wir hatten kein Geld. Das heißt,

die Firma, die wir kaufen wollten, musste pleite sein.“

03 Das „Hotelkonzept“

trägt zur effizienten

Nutzung der Räume an

allen Fraba-Standorten bei


SUMMER OF ENGINEERING

„Wir können ganz locker Leute einstellen, die kein Deutsch sprechen“,

ist sich Christian Leeser sicher. Auf diese Weise verschafft sich die

Unternehmensgruppe einen weiteren Vorteil bei der Rekrutierung

von qualifizierten Mitarbeitern. An der Universität in Aachen etwa

werden auch Studiengänge mit Abschluss in Englisch angeboten,

die Studenten aus der ganzen Welt anlocken. So beschäftigt die Fraba

am Standort Aachen (hier ist die Forschungs- und Entwicklungsabteilung)

40 Mitarbeiter mit 20 verschiedenen Nationalitäten.

Die offene Informationspolitik spiegelt sich auch beim internen

Kommunikationssystem wider, mit einem „Datenstrom wie bei Facebook“,

den sich jeder für seinen Bereich filtern kann. Grundsätzlich

könnte also jeder Mitarbeiter jeden Post sehen. „Alles was in anderen

Firmen geheim ist, steht da drin. Sogar die Gehälter. Wir wollen,

dass die Leute mehr wissen als in anderen Firmen. Sie sollen auch

nach rechts und links schauen, was hier rundum passiert“, so Leeser,

„Das entscheidende ist eigentlich, dass Mitarbeiter ein Know-how

einbringen, das sie auf ihrer Position gar nicht haben müssten. Das

ist wie eine Industrie-4.0-Verknüpfung unserer Mitarbeiter. Eine

Anfrage aus Spanien wird etwa in Singapur beantwortet, weil hier

jemand die Antwort kennt. Wir glauben daran, dass die Organisation

am leistungsfähigsten ist, wenn alle Informationen ohne Widerstände

dahin fließen“, so Leeser.

DYNAMISCHE ENTWICKLUNG FÖRDERN

Ebenso einzigartig ist das Hotelkonzept in Köln: Im großen, weiß

gehaltenen Raum stehen viele gleichartige Arbeitsplätze zur Verfügung.

Wenn hier abends das Licht ausgeht, dann sind alle Tische

leer, denn niemand weiß, an welchem Arbeitsplatz er morgen sitzt.

Jeder Mitarbeiter hat einen kleinen Rollcontainer für seine persönlichen

Unterlagen und „checkt“ sich morgens im „Bürohotel“ an

einem freien Platz ein. Zudem gibt es keine Sichtbarrieren, was die

offene Firmenphilosophie unterstreicht.

Kurios ist auch die folgende Maxime: „Die oberste Aufgabe eines

jeden Mitarbeiters ist es, sich in seinem Spezialgebiet überflüssig zu

machen“. Leeser erklärt weiter: „Das geht natürlich nur, wenn der Mitarbeiter

dadurch keinen Nachteil hat. Und mit Vertrauen. Wenn Jemand

es geschafft hat, sich überflüssig zu machen, dann wird er dafür

belohnt. Und ich muss dafür Sorge tragen, dass der Mitarbeiter eine

neue Herausforderung bekommt, die seinen Fähigkeiten entspricht“.

FERTIGUNG IN INDUSTRIE-4.0-MANIER

Den großen Schritt in Bezug auf die Produktion machte Posital Fraba

im Jahr 2004. Das bisherige „handwerkliche Geschäftssystem“ barg

zwar wenig Risiken, im Gegenzug war es aber weder skalier- noch

globalisierbar. Also ersetzten sie es gegen ein komplett digitalisiertes

industrielles System. „Das heißt, wir mussten die Flexibilität des

Handwerks durch Massen an computergenerierten Produkten ersetzen.

Wir drücken nur auf den Knopf, dann laufen die Prozesse

ab, und das Teil wird komplett industrialisiert und digital zusammengebaut“,

so die Vision der Leeser-Brüder.

Für diesen Schritt wurde die Fertigung von Deutschland in das

lohnkostengünstigere Polen verlegt, genauer gesagt nach Slubice,

wo derzeit rd. 170 000 Geber pro Jahr nach Kundenwunsch gefertigt

werden. Und zwar in einer hochmodernen Produktion ganz nach

Industrie-4.0-Manier.

Für die massenhafte Fertigung von Drehgebern in Losgröße 1

wurden die kompletten Produktionsabläufe digitalisiert. Der Mitarbeiter

bekommt auf seinem Tablet Fertigungsanweisungen mit

Bildern, Icons, Artikelnummern und Videos, aber ohne Text. „Wir

haben die facharbeiterlose Produktion, indem wir die Intelligenz

der Fertigung aus den Köpfen der Facharbeiter in unser System

gebracht haben.“

MASS CUSTOMIZATION

Um eine große Varianz und kurze Lieferzeiten unter einen Hut zu

bekommen, wurde auch der Bestellvorgang komplett digitalisiert.

Das Herzstück ist dabei der „Product Finder“ auf der Webseite. Aus

theoretisch mehr als 1 Million Varianten kann sich der Kunde hier

nach seinen Anforderungen und Spezifikationen per Filter seinen

persönlichen Drehgeber konfigurieren. Dabei agiert das System

interaktiv und schließt Schritt für Schritt unlogische Varianten aus.

Die Lieferzeit beträgt i. d. R. drei Tage – per Express sind sogar

24 Stunden möglich.

Ein zweiter Weg zum passenden Drehgeber führt über den

‚Mitbewerber-Querverweis-Guide‘ – genannt: Encoder Match. Hier

kann der Kunde den Typenschlüssel von derzeit 18 Fremdmarken

eingeben und bekommt das passende Pendant bzw. eine Alternative

aus dem Hause Fraba gezeigt.

04 Blick in die digitalisierte Produktion von Drehgebern in

Losgröße 1 nach Industrie-4.0-Manier im polnischen Slubice

05 Die Montage der Drehgeber erfolgt zwar manuell,

aber mit digitalisierten Fertigungsanweisungen via Tablet-PC

06 Dr. Michael Löken erklärt die markanten Unterschiede

zwischen optischen und magnetischen Drehgebern

04 05

06

26 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


„DER OPTISCHE DREHGEBER IST TOT!“

Auf Produktseite war der größte Meilenstein der jüngsten Vergangenheit

der magnetische Drehgeber. Christian Leeser geht sogar so

weit, zu sagen: „Der optische Drehgeber ist tot – der magnetische

Drehgeber ist die Zukunft!“. Damit könnte er Recht haben, denn es

spricht einiges dafür: Die magnetischen Drehgeber sind im

Vergleich zu den optischen Drehgebern kleiner, haben weniger

Masse, sind günstiger in der Herstellung und auch robuster gegenüber

Umwelteinflüssen wie Vibrationen, Feuchtigkeit, Öl oder Staub.

Besonderes Augenmerk wurde auf die Magnetfeldschirmung gelegt,

damit es hier – aufgrund der verbauten Sensor-Technologie – keine

Einschränkungen gibt. Hierzu hat das Unternehmen bereits seit

2006 mithilfe von Magnetfeldsimulationen viel Knowhow aufgebaut

und man ist sich sicher, dass die Drehgeber sogar direkt neben

einer magnetischen Bremse funktionieren. Bereits im vergangenen

Jahr hat Fraba mehr magnetische als optische verkauft – Tendenz

weiter steigend.

DAS GEHEIMNIS DES WIEGAND-DRAHTES

Nach diesen Einblicken wollen wir mehr über die Technologie hinter

den magnetischen Drehgebern erfahren. Wir fahren deshalb zum

Fraba-Standort Aachen und schauen uns dort in der Forschungsund

Entwicklungsabteilung um. Hier in Aachen wird der „Wiegand-

Draht“ gefertigt – das Herzstück der magnetischen Multiturn-Drehgeber.

Was den Draht so besonders macht? Er weist durch parallele

weich- und hartmagnetische Bereiche eine Hysteresekurve mit

ausgeprägten Sprungstellen auf, eine Art makroskopischer Barkhausen-Effekt.

Die plötzliche Änderung der Magnetisierung verursacht

in einer nahen Spule einen Spannungsimpuls, dessen Größe

und Form unabhängig davon ist, wie schnell das äußere Magnetfeld

sich ändert. Der erzeugte Impuls lässt sich von einer intelligenten

Elektronik auswerten. Die Erfindung aus den 60er-Jahren, die auf

John Richard Wiegand zurückgeht, garantiert absolute Multiturn-

Positionsmessungen – ohne Batterien und zudem wartungsfrei.

EIN FAST „MAGISCHER“ PROZESS

Die exakte Herstellung des Drahtes hält Dr. Michael Löken geheim,

handelt es sich doch um einen „magischen Prozess“. Nur so viel

dürfen wir verraten: Der Draht besteht aus einer Vicalloy-Legierung

und windet sich in einer Maschine über ein ausgeklügeltes Spulensystem.

Während des aufwendigen Fertigungsprozesses mit

Kaltumformung und Tempern verändert er seine Struktur und bekommt

so seine spezifischen Eigenschaften.

Die Technologie wurde ursprünglich bei magnetischen Zugangskarten

für Sicherheitssysteme eingesetzt.. Fraba setzt sie seit 2007

ein und war damit der erste Lizenznehmer, der den Wiegand-Effekt

für Energy Harvesting nutzte für Drehgeber-Anwendungen nutzbar

machte“, erklärt Dr. Michael Löken.

Als jedoch das von John Wiegand gegründete Unternehmen das

Produkt aufkündigte, entschloss sich das Führungsteam von Posital

Fraba kurzerhand, die gesamte Technologie zu kaufen – inkl. Maschinen,

Mustern und Anleitungen. Während die eine Maschine nach

Aachen verfrachtet wurde und hier in erster Linie der Forschung

und Entwicklung dient, produziert die zweite am amerikanischen

Fraba-Standort in Hamilton den Wiegand-Draht auf Hochtouren.

„Wir wollen diesen ‚magischen Prozess‘ der Herstellung noch weiter

07 Der Wiegand-Draht ist

das Herzstück der magnetischen

Multiturn-Drehgeber

08 Ingenieure arbeiten im Fraba-Forschungs- und Entwicklungszentrum

in Aachen an Verbesserungen der Produkte

09 Mit dem Produktfinder kann der Kunde innerhalb kürzester

Zeit seinen optimalen Drehgeber konfigurieren

erforschen und dadurch unsere Produkte noch besser machen. Die

Technologie steht erst am Anfang. Wir planen aber auch in Aachen

zu produzieren, denn als Alleinlieferant haben wir heute schon jede

Menge Unternehmen, die den Wiegand-Draht von uns beziehen.

So können wir eine stabile und zuverlässige Lieferkette garantieren“,

freut sich Dr. Michael Löken.

FAZIT

Ein spannender Tag in Köln und Aachen geht zu Ende. Fraba blickt

nicht nur auf eine bewegte 100-jährige Geschichte zurück, sondern

gestaltet auch die Zukunft auf seine eigene Art und Weise. Das Gesamtkonzept

mit einer außergewöhnlichen Firmenphilosophie, komplett

digitalisierten Prozessen und ungebremster Spielfreude soll innovative

Produkte hervorbringen. Genau das macht Fraba so exzellent.

Bilder: SUMMER of ENGINEERING

www.posital.de

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 27


STEUERN UND ANTREIBEN

Superkompakter Ethercat-Drehgeber

Wachendorff hat die absolute Drehgeberserie WDGA mit den

Schnittstellen SSI, CAN, Profibus und Profinet mit dem Ethercat-

Protokoll erweitert. Auch mit dieser Schnittstelle

wird der Drehgeber WDGA58F in einer extrem

kompakten Bauform angeboten. Die Drehgeber

sind als Endhohlwellen- und Klemm-/Synchro-

Flansch-Varianten verfügbar. Im Multiturn-

Bereich sind sie mit der wartungsfreien und

platzsparenden EnDra-Technologie ausgestattet.

Der Singleturn-Bereich mit der Quattro-

Mag-Technologie liefert eine hohe Auflösung bis

16 Bit und eine Genauigkeit von ± 0,0878° (12 Bit). Damit steht

nun für viele Bereiche, in denen bisher nur empfindliche optische

Messtechnik eingesetzt werden konnte, eine robuste und

magnetische Technologie zur Verfügung. Die Geber

mit SM3-Mode, Distributed Clock und Can over

Ethercat können ihren hochgenauen Positionswert

mit einer Zykluszeit von bis zu 50 µs

liefern und eignen sich so für die aktuellsten

Steuerungen im Feld.

www.wachendorff-automation.de

Verdrahtungsaufwand minimiert

Mit dem SystemOne CM hat LTI Motion ein besonders kompaktes

Automatisierungssystem herausgebracht. Es besteht aus der

Steuerung MotionOne CM, einer zentralen Einspeiseeinheit und

den anreihbaren Mehrachs-Servoreglern ServoOne CM. Damit

ist das System skalierbar und Ethercat-basiert. In einem 55 mm

breiten Servoregler verbergen sich bis zu 18 A Motorstrom plus

dreifache Überlast. Die Baugrößen 2 bis 4 bieten ein Leistungsspektrum

bis 210 A. Mit dem Mehrachs-Servoregler

können dank eines eigenen Controllers

je Achse bis zu drei Motoren ohne Einbußen in

der Regelungstechnik betrieben werden. Bei

Einsatz der Einkabellösung HDSL kann die

Encoder-leitung entfallen. Die Encodersignale

werden in zwei Adern der Motorleitung mitgeführt

– das halbiert nochmals den Verdrahtungsaufwand

und macht den Schaltschrank

noch kleiner. Die integrierte Steuerung ist mit

skalierbaren Prozessorleistungen für einfache

bis hoch anspruchsvolle Steuerungsaufgaben

gewappnet.

www.lti-motion.com

Antriebe steuern und visualisieren

Die Bedienterminals PMI 6 primo von Pilz Motion Control

verfügen über SPS-, Motion- und CNC-Funktionalität. Sie

übernehmen in einer Anlage nicht nur die Automatisierung

inklusive Bewegungsmanagement, sondern auch die Visualisierung

und Projektierung. Mit ihnen kann sowohl die gesamte

Maschine oder auch nur ein komplexer Teilbereich gesteuert

werden. Dabei lassen sich bis

zu 40 Achsen nach Art einer

elektronischen Königswelle

flexibel verknüpfen. Dies sorgt

für ein stufenloses Umschalten

der Getriebefaktoren und einen

Kurvenscheibenwechsel innerhalb

einer Bewegung bzw. eines

Taktes. Damit kann nicht nur

Verschleiß ausgeschlossen werden, sondern die Maschine auch

schneller eingerichtet werden. Das Bedienterminal bietet Funktionen

wie „Fliegende Säge“, „Querschneider“ oder „Kurvenscheibenfunktionen“,

die mit dem Steuerungssystem einfach

umsetzbar sind. Des Weiteren gibt es Maschinenfunktionen wie

„Schlauchbeutelverpackung“, die die Einsatzbereiche erweitern.

www.pilz.com

Absolutencoder mit einer autarken

Stromversorgung

Der Multiturn-Drehgeber AKS16-

MT von Bogen ist ein batteriegepufferter

Absolutencoder für

lineare oder rotative Messungen

mit einer Auflösung von 18 bis

20 Bit. Seine autarke Stromversorgung

stellt sicher, dass bei einem

Abschalten der Systemspannung

noch immer die Bewegungen

erkannt und Positionsdaten gemessen werden. Dies kann zum

Beispiel während der Wartung der Fall sein, wenn die Arbeitseinheit

der Maschine von Hand bewegt wird. Mit dem Encoder

kann die Maschine beim Wiedereinschalten der Stromversorgung

die richtige Position sofort erkennen. Die AK-Encoder-Familie

bietet eine große Auswahl an Messköpfen für lineare und rotative

Messungen mit hoher Auflösung und geringer Baugröße. In

Verbindung mit den hochgenauen Magnetisierungsmöglichkeiten

stehen viele Standard- und kundenspezifische Linearmaßstäbe,

Rotativmaßstäbe und Bogensegmente zur Verfügung. Die Systemgenauigkeiten

liegen bei einer Leistung von besser als 10 µm/m

linear und 50 arcsec rotativ.

www.bogen-electronic.com

Schneller Einstieg in die Industrie 4.0

Um Industriekunden einen schnellen und kostengünstigen Einstieg

in die Industrie 4.0 zu ermöglichen, stattet Enna ab sofort

seine Industriemonitore aus eigener Fertigung mit Einplatinenrechnern

wie Raspberry PI, Banana PI, Beagle Bone Black oder

auf Wunsch auch anderen Single-Board-Computern (SBC) aus.

Diese sind kaum größer als eine Kreditkarte und bringen dabei

eine maximale Leistung, so dass sie gegebenenfalls in der Lage

sind, komplette SPS-Steuerungen zu ersetzen. Durch die Aus -

stattung mit den drahtlosen Netzwerktechnologien Wireless

und Bluetooth sind sie darüber hinaus vielseitig einsetzbar. Im

Vergleich zu maßgeschneiderten Lösungen muss der Anwender

dabei für den Enna IPC 4.0 mit integriertem Mini-PC nur einen

Bruchteil der herkömmlichen

Kosten aufbringen. Diese neue

IPC-Generation gewährt dem

Benutzer den Zugang zu internetfähigen

Fertigungsprozessen und

so zu mehr Wettbewerbsfähigkeit.

www.enna.de

28 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


STEUERN UND ANTREIBEN

Laserdioden-Treiber mit skalierbarem

Leistungsteil und Mikrocontroller-Interface

Der Laserdioden-Treiber iC-HTG von iC-Haus ermöglicht eine

einkanalige, geregelte, Mikrocontroller-basierte Ansteuerung

von Laserdioden oder LEDs mit gemeinsamer Kathode (P-Typ),

gemeinsamer Anode (N-Typ) oder einzelnen Anoden/Kathoden

im CW-Betrieb. Dabei

kann wahlweise die optische

Ausgangsleistung

(mittels APC), der Laser -

dioden-Strom (mittels

ACC) oder eine Controllerbasierte

Regelung zur

Ansteuerung der Laserdioden

verwendet werden.

Der Laserdioden-

Strom wird über einen

Spannungsabfall am Shunt gemessen. Der maximale Strom pro

Kanal wird über einen externen Leistungstransistor definiert

und ist über einen weiten Bereich von wenigen mA bis zu xx A

skalierbar. Zudem ist eine automatische Überstromabschaltung

einstellbar. Durch die hohe Integration der analogen Funktionen

für die Ansteuerung und Regelung der Laserdioden mit dem

Mikrocontroller-Interface können leistungsstarke Laserdioden-

Steuerungen einfach und kompakt implementiert werden.

www.ichaus.de

PCs in CAN-FD-/CAN-Netzwerke

einbinden

Peak-System erweitert sein

CAN-FD-Portfolio und stellt

die Einsteckkarten-Serie der

PCAN-PCI/104-Express

FD als Ein-, Zwei- und

Vierkanalversion vor.

Damit lassen sich bis zu

vier Karten für den Zugriff

auf CAN- und CAN-FD-

Netzwerke stapeln, die die

Einbindung eines PCs mit PCI-Steckplätzen in CAN-Netzwerke

erlauben. Die Anbindung an den CAN-Bus erfolgt über D-Sub-

Slotblenden. Die PCAN-PCI/104-Express FD erreicht Übertragungsraten

bis zu 12 Mbit/s für CAN-FD-Frames. Die galvanische

Trennung zwischen der Computer- und der CAN-Seite beträgt

500 V. Zudem können eine 5-V-Versorgung für externe Geräte und

eine interne Terminierung für jeden CAN-Kanal per Lötbrücken

aktiviert werden. Neben der Hardware liegt eine Produkt-DVD mit

dem CAN-Monitor PCAN-View, mehreren APIs und Gerätetreibern

für Linux und Windows bei. Basierend auf dem Formfaktor

PCI/104 können kompakte und robuste Lösungen für Industrie-

PCs und Embedded-Systeme realisiert werden, die rauen

Umgebungen ausgesetzt sind.

www.peak-holding.com

#industrietechnik

#automation

#maintenance

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#schaltanlagen

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#entdecken

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#elektrotechnik2019

13. – 15. Februar 2019

Messe Dortmund

Die Fachmesse für Gebäude-, Industrie-, Energieund

Lichttechnik. Qualitativ hochwertige Fachbesucher

und internationale Aussteller – in Dortmund trifft sich

das Who-is-Who aus Elektrohandwerk und -Industrie.

www.messe-elektrotechnik.de

Neue Impulse.


Flexibel und effizient mit IO-Link

Schnelle Installation, höhere Produktivität und geringere Stillstandszeiten

Sowohl der einfache Aufbau

als auch die fehlerfreie und

zeitsparende Verkabelung der

Kommunikationsschnittstelle

IO-Link überzeugte schon viele

Hersteller. So auch einen

kanadischen Anbieter von

Pressen, der von Diagnose- und

Parametriervorteilen sowie

reduzierten Wartungseinsätzen

profitierte.

Vor drei Jahren stieß Jamie Beneteau zu

Flodraulic, Steuerungszulieferer von

Eagle Press. Damals sah das Flodraulic/Eagle

Press-Team noch keinen Grund für einen

grundlegenden Richtungswechsel beim

Systemaufbau von Pressensteuerungen.

Warum auch: die Maschinen liefen einwandfrei,

Probleme wurden im Rahmen

der Gewährleistungsfrist gelöst und die

Kunden zeigten sich zufrieden. Doch Beneteau,

heute Steuerungstechniker bei Eagle

Press, erkannte Optimierungspotenziale:

„Der Aufbau eines Schalt- und Anschlusskastens

dauerte damals bis zu einem ganzen

Tag, Verkabelung und Montage einen weiteren

halben Tag und länger.“ Andy Ritchie,

Projektmanager bei Eagle Press, pflichtet

ihm bei: „Damals mussten wir jeden einzelnen

Anschluss im Schaltkasten klemmen

und jede Menge Sensorkabel durchschleifen.“

Eine Presse brachte es im Schnitt auf

vier Klemmenkästen.

Störeinflüsse ausschließen

Mit vor Ort zu konfektionierenden Anschlüssen

war jedes Kabel praktisch eine Sonderanfertigung.

Diese Art der Verkabelung verursachte

nicht nur extrem hohe Kosten, sie

ging auch einher mit einem erheblichen

Fehlerrisiko – und mit entsprechenden Ausfallrisiken

beim Anlagenbetreiber. Unzählige

E/A-Module mit einem enormen Platzbedarf

im Schaltkasten unterzubringen, stellte Eagle

Press und Flodraulic gleichermaßen vor große

Herausforderungen.

Neben zahlreichen induktiven Näherungssensoren

waren in den Eagle-Pressen

zudem eine ganze Reihe analoger Geräte

zur Steuerung und Überwachung der Linearposition,

Temperatur, Druck und Durch-

flussmenge im Einsatz. Mit den gängigen

Problemen bei Analogsignalen waren die

Ingenieure von Eagle Press und Flodraulic

vertraut. Gerade deshalb galt diesem Teil

des Steuerungssystems die besondere Aufmerksamkeit,

wollte man doch Rausch- und

Störeinflüsse ausschließen, die die Leistungsfähigkeit

von Pressen beeinträchtigen.

Ein Projektteam machte sich auf die Suche

nach alternativen E/A-Steuerungs lösungen

und formulierte zunächst die Zielsetzungen:

So sollten die Ursachen für Störeinflüsse

weitestgehend reduziert und neue Lösungen

via EtherNet/IP in die vorhandene Steuerungsarchitektur

integrieren werden. Wichtig

war den Ingenieuren auch die Möglichkeit

einer vollständigen Integration in künftige

Steuerungsarchitekturen nach Kundenwunsch

(beispielsweise Profinet, EtherCAT und

CC-Link IE Field). Zudem sollte eine einfache

Verkabelung und ein transparenter

Aufbau von Anschlusskästen gewähleistet

sein. Weitere Zielsetzungen waren einfache

Will Healy III, Strategic Marketing Manager for

Stamping & Welding, Balluff Inc, Florence, KY, USA;

Greg Soden, Industry Manager for Stamping

& Welding, Balluff Canada Inc, Mississauga in

Ontario, Canada

30 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

01 Vorher (li): Das Verkabeln im Schaltkasten

war komplex und zeitintensiv Jetzt (re):

Mit EtherNet/IP-IO-Link-Mastern und IO-Link-

I/O-Slave-Hubs konnte der Anschlusskasten

komplett ersetzt werden

Lösungen/Tools zur Fehlerbehebung und

zur Vermeidung fehlerhafter Anschlüsse und

die daraus resultierende Verkürzung von

Stillstandszeiten, Steigerung der Produktivität

und Gesamteffizienz.

Die Kommunikationsschnittstelle IO-Link

mit ihrer enorme Vereinfachung und Verkürzung

der Installationsphase und einer drastischen

Reduzierung der Fehlerbehebung

überzeugte die Ingenieure. Mit einem umfassenden

Angebot verfügbarer IO-Link-

Technik und -Komponenten kann Eagle

Press heute herstellerübergreifende Lösungen

realisieren, die sowohl den eigenen,

aber vor allem den Anforderungen der

Kunden entsprechen. IO-Link-Sensoren sind

in Eagle-Pressen an zahlreichen Stellen im

Einsatz: Bei der Schmier-, Kupplungs- und

Kolbensteuerung dienen sie z. B. zur Überwachung

des Hydraulikdrucks, der Temperatur

und des Flüssigkeitsstands.

Automatische Parametrierung

Weitere Sensoren steuern eine Abfallrutschenklappe,

das Gegengewicht und die

hydraulische Überlastung. Ein linearer IO-

IO-Link bietet große Vorteile für Hersteller, die Produktionsmengen

erhöhen und Ausfallzeiten reduzieren möchten

Link-Positionssensor von Balluff misst die

genaue Schließhöhe. Er liefert die exakten

Messdaten (in tausendstel Millimetern) via

IO-Link-Master, ohne dass die Auflösung

oder Skalierung berechnet werden muss.

„Mit dem Einsatz von IO-Link haben wir

Analogsignale an der Maschine komplett

überflüssig gemacht“, freut sich Ritchie.

Selbst klassische E/A-Einheiten wie Motorstarter

auf der Schalttafel, überwacht und

gesteuert mithilfe IO-Link sowie E/A-Komponenten

an der Maschine profitierten jetzt

von den Vorzügen der neuen Maschinenverkabelung.

Der Austausch verschlissener oder beschädigter

Teile ist denkbar einfach, da IO-

Link nach einem Wechsel die Sensoren automatisch

parametriert. Der automatisierte

Parameter-Download erfolgt über einen

IO-Link-Master von Balluff, der für fehlerfreie

Neukalibrierung sorgt. Für die Wartungsteams

beim Kunden stiftet das faktischen

Mehrwert: Keine komplizierte und

langwierige Geräteeinstellung mehr, kurze

Stillstandszeiten, da defekte Devices im laufenden

Betrieb getauscht werden können.

Bilder: Balluff

www.balluff.com

Achsregelbaugruppen

• digitale Achsenregler für

hydraulische Systeme

• Positions- und Druckregelung

• Zwei-Achs-Module mit

Gleichlaufregelfunktion

• ProfiNet, EtherCAT, Ethernet/IP

oder Profibus Schnittstelle

• optimiert für Proportional-, Regelund

Servoventilanwendungen

• einfachste Bedienung und somit

problemlose Inbetriebnahme

• Industrie 4.0

Elektronik GmbH

Gewerbering 31

D-41372 Niederkrüchten

Telefon: +49 (0)2163 577355-0

Fax: +49 (0)2163 577355-11

E-Mail: info@w-e-st.de

Internet: www.w-e-st.de

02 Jamie Beneteau (li.), Steuerungstechniker,

und Andy Ritchie, Projektmanager, sind

begeistert: „Mit IO-Link lassen sich überaus

flexible und modulare Lösungen realisieren.“

Alles für die Hydraulik:

Leistungsverstärker

Druckregelungen

Pumpenregelungen

Positionsregelungen

Gleichlaufregelungen


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

Hohe Freiheitsgrade

Flexible I/O-Architektur: von IO-Link über Steckverbinder

und Leitungen bis hin zur webbasierten Konfiguration

IO-Link gilt als Schlüsseltechnologie zur Umsetzung von Industrie-4.0.

Die Parametrierung und Konfiguration von IO-Link-Geräten kann via

webbasiertem Konfigurationstool erfolgen, das über eine Schnittstelle zu

einer zentralen Beschreibungs-Datenbank von IO-Link-Geräten verfügt.

Im Maschinen- und Anlagenbau gilt es die

bisher zeitaufwendigen Montage-, Inbetriebnahme-

und Wartungsphasen deutlich

zu verkürzen. In diesen Phasen werden einzelne

Komponenten – Sensoren und Aktoren

– elektrisch verbunden, anschließend

justiert und parametriert oder im Bedarfsfall

ausgetauscht. Der Einsatz des Kommunikationssystems

IO-Link zur Anbindung

intelligenter Sensoren und Aktoren an die

Steuerung reduziert den Zeitaufwand deutlich.

Sensoren lassen sich zum Beispiel

über eine vorkonfektioniere Leitung schnell

und fehlerfrei anschließen, außerdem ist

eine schnelle und fehlerfreie Inbetriebnahme

durch das automatische Herunterladen

von Parametersätzen möglich. Ein weiterer

Vorteil: Die vollständige Transparenz von

IO-Link bis in die Sensor-/Aktorebene unterstützt

die Anlagenverfügbarkeit überzeugend.

IO-Link ermöglicht eine präzise Diagnose

und einen vereinfachten Gerätetausch, sodass

sich Stillstandzeiten und somit Wartungskosten

erheblich reduzieren. Mit u-remote,

dem flexiblen I/O-System zur Planung und

Inbetriebnahme unterstützt Weidmüller

die Vorteile von IO-Link umfänglich. Ob als

Schaltschranksystem, in gemischten Anwendungen

in Schutzart IP20 und IP67

oder zur Signalanbindung direkt im Feld

platziert, u-remote lässt dem Anwender alle

Freiheiten für eine flexible I/O-Architektur

und bietet die Vorteile eines durchgängigen

Gesamtsystems. Das in u-remote integrierte

Konfigurationstool ermöglicht eine komfortable

Parametrierung und Konfigurierung,

unabhängig vom eingesetzten Feldbus-/

Netzwerkprotokoll.

Erhöhte Stromversorgung

IO-Link ist eine standardisierte IO-Technologie

(IEC 61131-9) zur Kommunikation mit

Sensoren und Aktoren. Ein IO-Link-System

besteht aus dem IO-Link-Master und einem

oder mehreren IO-Link-Geräten, also Sensoren

oder Aktoren. Der Master stellt die

Schnittstelle zur überlagerten Steuerung dar

und steuert die Kommunikation der angeschlossenen

Geräte. Weidmüller offeriert

für IO-Link je ein Mastermodul in Schutzart

IP20 und IP67. Beim IP20-Master erfolgt die

Parametrierung bzw. Konfigurierung des

Masters und der angeschlossenen Geräte

sehr komfortabel über den webbasierten

IO-Link-Konfigurator. Im Vergleich zu marktüblichen

IP20-Mastermodulen verfügt das

Weidmüller Mastermodul über eine erhöhte

Stromversorgung, anstatt 200 mA stehen

bei ihm 500 mA pro IO-Kanal (Typ A) zur

Verfügung, das bedeutet eine 150 prozentige

S teigerung.

Die IO-Link-Module in Schutzart IP67

lassen sich direkt, dezentral im Feld montieren

und stellen die Kommunikationsschnittstelle

zu den Sensoren und Aktoren dar. Das

IO-Link-Mastermodul verfügt auf einer Baubreite

von 30 mm sowohl über vier Ports

vom Typ A wie auch vier vom Typ B. Außerdem

besitzt es verbesserte Parametrierungsund

Diagnoseeigenschaften für die angeschlossene

Sensorik und Aktorik. Seine

Typ-B-Ports ermöglichen den Anschluss

von Aktoren bis 2 A. Darüber hinaus ist jeder

Port als Ein- oder Ausgang konfigurierbar.

Die u-remote-Module in IP67 bringen mit

ihren M12-L-kodierten Steckerverbindern

mehr Energie ins System. Anwender können

Annika Gregorz M.A., B.Sc., Produktmanagerin

Remote I/O bei Weidmüller in Detmold

32 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

01 02

die Einspeisung ins I/O-System auf 16 A

erhöhen. D. h. eine größere Zahl von Verbrauchern

ist in einer Linie anbindbar und

reduziert so den Verdrahtungsaufwand.

Zugriff auf IO-Link-Devices

Das u-remote IO-Link Modul in IP 20 und

die angeschlossenen IO-Link-Geräte lassen

sich komfortabel mit dem Konfigurations -

tool via Web einbinden, parametrieren bzw.

konfigurieren. Die Weidmüller Software ist

dazu mit einer intuitiv bedienbaren Benutzeroberfläche

ausgestattet. Die Konfiguration

geschieht unabhängig vom Netzwerk,

auch spielen das verwendete Engineering-

Tool, der eingesetzte Feldbus noch die

Steuerung eine Rolle. Der Upload der IO-

Link-Konfigurationsdateien erfolgt direkt

über den Feldbuskoppler auf den IO-Link-

Master und von dort auf die IO-Link-Geräte.

Mit dem Konfigurationstool lassen sich Projektdateien

lokal archivieren, verteilen und

modifizieren. Die Konfigurations-Software

bietet eine Schnittstelle zur herstellerübergreifenden,

zentralen IO-Link-Datenbank,

dem IODDfinder. Nutzer finden dort eine

komfortable Übersicht über verfügbare

IO-Link-Geräte und deren Beschreibungsdateien,

den IODDs. Die gemeinschaftliche

Datenquelle für IODDs bietet darüber hinaus

eine hohe Qualität und Konsistenz. Der u-

remote IO-Link-Konfigurator steht zum

Der u-remote-Webserver gestattet mit seiner Oberfläche

das komfortable Prüfen vor Ort oder aus der Ferne

kostenlosen Download auf der Weidmüller-

Homepage bereit.

Für alle Serienmaschinen, die eine wiederkehrende

IO-Link-Konfiguration nutzen,

lässt sich die einmalig projektierte Konfi-

01 Die nur 30 mm breiten IO-Link-Mastermodule

lassen sich direkt, dezentral im Feld

montieren

02 Das IO-Link-Mastermodul besitzt eine

erhöhte Stromversorgung von 500 mA pro

Kanal

gurationsdatei lokal speichern und von dort

auf verschiedene Anlagen verteilen. Bei Bedarf

kann diese auch später wieder aufgerufen

und angepasst werden.

Der u-remote-Webserver gestattet mit

seiner Oberfläche das Prüfen vor Ort oder

aus der Ferne: Ob Diagnosen per Fernzugriff

oder die Simulation von Eingängen

s owie das Forcen der Ausgänge vor Ort.

Hierfür wird lediglich ein Standard-Browser

benötigt. Prozesse und Abläufe können

auch ohne angeschlossene Steuerung simuliert

werden. Neben einer erleichterten sektionsweisen

Inbetriebnahme beschleunigt

dies auch den Service bei einem ungeplanten

Anlagenstillstand.

www.weidmüller.de

Your Global Automation Partner

IO-Link

Wegbereiter für Industrie 4.0

MitIO-Link reduzieren Sie Maschinenkosten, optimieren Produktionsprozesse,erhöhen die Verfügbarkeit IhrerMaschinen und Anlagen –und sind vorbereitet

auf Industrie 4.0

Profitieren Sie vonTurcks IO-Link-Erfahrung und Systemkompetenz, dem großen Produktportfolio und der anwenderfreundlichen Softwareunterstützung

Turckbietet eines der umfangreichsten Portfolios vonIO-Link-Lösungen –von Sensoren über I/O-Hubs bis zu IO-Link-Masterninrobusten IP67-Modulen

SPS IPC Drives

Wirsind für Sie da!

Halle 7, Stand 250

www.turck.de/io-link


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

Farbherstellung im Blick behalten

Visualisierung von Daten per Panel-PC in anspruchsvollen Umgebungen

Florian Raupach, Produktmanager

Industrielle Kommunikation bei

der Wachendorff Prozesstechnik

GmbH & Co. KG, Geisenheim

Was später an der Wand besonders

schön, edel oder gar luxuriös aussieht,

ist in der Produktion alles andere als

einfach zu handhaben. Die Herstellung

von Farben ist von unterschiedlichen

Chemikalien geprägt. Alle Geräte, die im

Produktionsprozess verwendet werden,

müssen besonders widerstandsfähig und

leicht zu reinigen sein. Sogar der Panel-PC

muss das regelmäßige Reinigen per

Dampfstrahler aushalten.

Einer der Hauptbestandteile bei der Herstellung

von Farben sind flüssige Bindemittel,

die in Tankwagen angeliefert werden

und in großen Silos auf ihren Einsatz warten.

So auch bei der Schulz Farben - und Lackfabrik

GmbH in Langenlonsheim. Das Familienunternehmen

vertreibt seine breite

Produktpalette weltweit. Während es auf

dem europäischen Markt vor allem über

Handelsmarken präsent ist, verkauft das

Traditionsunternehmen unter seinem Namen

Schulz besonders erfolgreich nach

China. „Dort schätzt man deutsche Produkte

und was könnte deutscher klingen als der

Name Schulz“ schmunzelt Jens Ziniel, der

sich bei Schulz um die Verfahrenstechnik

sowie neue Technologiekonzepte kümmert.

Digitalisierung macht auch vor dieser

Branche nicht halt. So hat Schulz als ersten

Schritt die Digitalisierung der vielen, im

Prozess anfallenden analogen Messwerte,

in Angriff genommen. Das, was früher an

analogen Anzeigen vor Ort abgelesen wurde,

wollte man nun zentral erfassen und an verschiedenen

Stellen im Unternehmen einsehbar

machen. „Wir nutzen dafür jetzt den

Fernwartungsrouter eWon von Wachendorff,“

erzählt Ziniel von den ersten Maßnahmen.

Während der Router normalerweise für den

Fernzugriff eingesetzt wird, dient er bei

Schulz primär als Datensammler (Tag-

Polling) und zusätzlich als Visualisierungsplattform.

„Das war für uns die praktikabelste

Lösung. Wir erfüllen hier hardwaremäßig

höchste Industriestandards und

können die Sicherheitssysteme des eWon-

Routers nutzen. Das ist wichtig, da Office-IT

und Anlagennetz strikt zu trennen sind“,

erklärt Ziniel.

Jederzeit up-to-date

Für die nun unternehmensweit nutzbare

Datenvisualisierung wird eine eigene Web-

Visualisierung eingesetzt, die stets die aktuellen

Werte anzeigt. Durch sie haben Einkäufer

und Disponenten von ihren Schreibtischen

aus sämtliche Füllstände im Blick.

Früher mussten die Mengen akribisch im

Auge behalten werden – heute gibt es beim

Unterschreiten definierter Mengen-Grenzwerte

eine automatisierte Benachrichtigung

mittels E-Mail, damit wirklich nichts übersehen

wird.

Auch für die Mitarbeiter an der Betankungsanlage

war es natürlich wünschenswert,

über die aktuellen Füllstände jederzeit informiert

zu sein. Schließlich kann man so

besser abschätzen, wann der manchmal

lang andauernde Tankvorgang beendet sein

wird. Allerdings befindet sich die Betankungsanlage

außen am Gebäude und ist dort

Wind und Wetter ausgesetzt. Über Füllschläuche

gelangen die Chemikalien dann

in die Silos im Inneren der großen Halle.

Als Schleuse zum Anschluss der Füllschläuche

dient ein kleiner, nach außen geöffneter

Raum. Zum Anschluss der Schläuche muss

hier mit speziellem Werkzeug hantiert werden.

Hinzu kommt, dass das Personal natürlich

entsprechende Arbeitskleidung samt

Arbeitshandschuhen trägt, die weder besonders

filigran noch sauber sind. In diesem

Anschlussraum zwischen zahlreichen Rohrleitungen

einen herkömmlichen Desktop-

PC zu installieren, wäre darum sicherlich

nicht von langfristigem Erfolg gekrönt.

Mit genau dieser Aufgabenstellung im

Hinterkopf besuchte Jens Ziniel die letzte

SPS IPC Drives-Messe in Nürnberg, wo er

auch dem langjährigen Lieferanten Wachen-

34 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

01 Ein Panel-PC der ViTam-Serie in der ungeheizten Schleuse der

Tankanlage; hier werden Bindemittel mit Tankwagen angeliefert

02 Jens Ziniel vor dem Archmi-Panel-PC, über den die Techniker

Anlagendaten abrufen können

dorff einen Besuch abstattete. Nachdem er

von der aktuellen Aufgabe berichtet hatte,

konnten die Wachendorff-Mitarbeiter ihn

beruhigen: Etwas Passendes war gerade vor

der Markteinführung. Schon kurze Zeit später

folgte der Anruf von Fouad Boudraa, seinem

Ansprechpartner im Vertrieb bei Wachendorff.

Er präsentierte ihm die neuen, industrierobusten

Panel-PC aus dem Unternehmen

Wachendorff und Ziniel griff sofort zu.

In der Tankanlage installierte er einen

Panel-PC der ViTam-Serie von Wachendorff.

Dieser extrem robuste Panel-PC im Edelstahlgehäuse

in der Ausführung IP66/IP69K

stellt alle bei Schulz benötigten Werte und

Eigenschaften zur Verfügung. Durch die

von Ziniel erstellte Website, die hier abgebildet

wird, sind die Daten stets aktuell.

Die ViTam-Serie von Wachendorff umfasst

drei Grundtypen mit unterschiedlichen

Prozessoren, sodass für jede Aufgabe das

Passende dabei ist und man nicht Gefahr

läuft, für Dinge bezahlen zu müssen, die

man gar nicht benötigt. Das Display ist mit

bis zu 1 000 cd/m² deutlich heller als gewohnt,

sodass man auch bei der Montage

im Außenbereich alle Details sehr gut erkennen

kann. Die Helligkeit lässt sich passgenau

justieren – etwa über Bios-Einstellungen,

eine App oder auch vollautomatisch

über einen Lichtsensor. Unterschiedliche

Displaygrößen sind ebenfalls verfügbar und

das rahmenbündige, lüfterlose Design bietet

Staub und Schmutz keine Angriffs fläche.

Zudem hält der Panel-PC bis - 20 °C aus.

So gibt es beispielsweise eine besondere

Antireflexbeschichtung für den Einsatz in der

prallen Sonne und ein Power-over-Ethernet-

Modul (PoE), mit dessen Hilfe der Panel-PC

betrieben werden kann. Die Spannungsversorgung

erfolgt dann über das LAN-Kabel

eines PoE-Switches und nicht mehr über

das Netzteil, was die Installation noch einfacher

macht. Für Standorte mit erhöhtem

Vibrations - oder Feuchtigkeitsaufkommen

können Panel-PC eingesetzt werden, die mit

M12-Anschlussmöglichkeiten ausgestattet

sind. Somit ist ein absolut dichter Übergang

zwischen Kabel und Panel-PC gewährleistet.

Einen weiteren Panel-PC installierte Schulz

im Technikraum der Tankanlage. Hier kam

die Archmi-Serie von Wachendorff zum Einsatz.

Zu diesem Raum haben nur bestimmte

Personen Zutritt und können dann über das

Touch-Display Statusmeldungen einsehen,

Alarme quittieren und andere Funktionen

auslesen. Der PC muss in diesem geschlossenen

Raum nicht ganz so viel aushalten

können; dennoch wurde auch hier viel Wert

auf hochwertige Industriequalität gelegt.

Der Panel-PC ist mit einem Alumi nium-

Druckgussgehäuse ausgestattet und hervorragend

für den Schalttafeleinbau geeignet.

Ein normaler PC hätte in dieser Umgebung

keine dauerhafte Überlebenschance

Auch in der Archmi-Serie sind drei Grundtypen

mit vielfältigsten Erweiterungen erhältlich.

Zudem sind sowohl die ViTam- als

auch die Archmi-Geräte durch die verwendete

Ein-Platinen-Technik besonders

unempfindlich gegenüber Vibrationen. Seit

es die beiden Panel-PC bei Schulz gibt, sind

die Mitarbeiter, die damit zu tun haben begeistert

von den neuen Möglichkeiten.

Fotos: Fotolia, INDUSTRIELLE AUTOMATION,

Wachendorff Prozesstechnik

www.wachendorff-prozesstechnik.de

Features on mass

Auf Basis der Grundtypen können dann unterschiedliche

Features konfiguriert werden.

03 Ein Panel-PC der Archmi-Serie mit

vielen integrierten Schnittstellen wurde

in der Tür des Schaltschranks installiert

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 35


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

Brückenschlag vom

Funksensor zum IT-System

Sensor Bridge als neue Komponente eines Funknetzwerks

Andreas Schenk ist Produktmanager

Wireless bei der steute

Schaltgeräte GmbH & Co. KG

in Löhne

Mit einem Funknetzwerk kann der Maschinen- und Anlagenbauer auf

einfache Weise auch komplexe Aufgabenstellungen der Sensor-Aktor-

Kommunikation lösen. Wir stellen Ihnen die neue Generation eines

Funknetzwerkes vor, die sich mit der „Sensor Bridge“ als Treibersoftware

direkt in die übergeordnete IT-Infrastruktur einbinden lässt.

Kommunikation ist das „Backbone“ der

Produktion, die nach den Grundsätzen

von Industrie 4.0 gestaltet ist. Schon die

große Anzahl der Geräte, die in die Kommunikation

eingebunden werden, spricht

für den Einsatz von Funktechnik. Hier haben

sich Technologien etabliert, die für definierte

Anwendungsbereiche entwickelt wurden –

zum Beispiel für die kabellose Anbindung

von elektromechanischen Schaltgeräten und

Sensoren. In diesem Bereich der Sensor-

Aktor-Kommunikation wiederum gibt es

unterschiedliche Anforderungen und entsprechend

verschiedene Funktechnologien.

Sie unterscheiden sich u. a. im Hinblick auf

die Betriebsart (mit/ohne Quittierung, uni-/

bidirektional), die Anzahl der Übertragungskanäle,

die Redundanz, die Aufwachzeit

und die Reichweite. Eine Besonderheit

sind energieautarke Funkschalt geräte. Sie

erzeugen die Energie, die sie zur Übertragung

der Funksignale benötigen, aus der Umgebung

und kommen deshalb ohne Batterien

und ohne externe Strom versorgung aus.

Die verschiedenen Funktechnologien lassen

sich im Baukastenprinzip mit diversen

Bauarten von Schaltgeräten, Sensoren und

Befehlsgeräten kombinieren. Zur Auswahl

stehen u. a. Positionsschalter, Fußschalter,

Magnet- und Induktivsensoren sowie Befehlsgeräte

und Andon-Taster. Auch auf der

Empfängerseite gibt es diverse Optionen,

zum Beispiel Empfangseinheiten für mehrere

Schaltgeräte sowie unterschiedliche

Antennen.

Netzwerk für Funkschaltgeräte

Je mehr dieser Geräte im Einsatz sind, desto

höher ist die Anzahl der benötigten Empfangseinheiten.

Entsprechend steigen die

Kosten und der Platzbedarf im Schalt-

01 Funknetzwerke ermöglichen die

Einbindung zahlreicher Funkschaltgeräte

in ein IT-System

36 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

schrank – Faktoren, die sich durch die

Nutzung von Mehrfach-Empfängern nur

bedingt kompensieren lassen. Deshalb entstand

bei den Anwendern der Wunsch nach

einer Vereinfachung der Funk-Infrastruktur

bei größeren Anlagen z. B. der Intralogistik.

Dieser Wunsch bezog sich nicht nur auf die

Anzahl der Einfangseinheiten, d. h. auf die

Feldebene, sondern auch auf die möglichst

flexible Integration der Funkschaltgeräte

und -sensoren in die Gesamtanlagensteuerung,

dass heißt in LVS-, BDE, MES- oder

ERP-Systeme.

Diese Anforderung erfüllt das von Steute

entwickelte Funknetzwerk sWave.Net.

Access Points, die ähnlich wie Router im

Sendebereich installiert werden, empfangen

die Signale der einzelnen Schaltgeräte

und geben sie an die IT-Infrastruktur des

Anwenders weiter. Dabei wird ein stabiles

und dennoch energiearmes Funkprotokoll

im universell nutzbaren SRD-MHz-Band

genutzt.

So können größere Mengen an Funkschaltgeräten

(bis zu 100 pro Access Point)

mit überschaubarem Aufwand und vertretbaren

Kosten in übergeordnete Informationssysteme

eingebunden werden. Dabei

wird eine hohe Übertragungssicherheit

gewährleistet, weil die Feldgeräte automatisch

einen anderen Access Point adressieren,

wenn die Übertragung an den ersten Access

Point fehlgeschlagen ist.

Sensor Bridge als zentrale

Kommunikationsschnittstelle

Die erste Ausprägung des sWave.Net-Funknetzwerks,

das Steute vor rund zwei Jahren

erstmals vorstellte, erforderte noch eine

individuelle Anpassung der Schnittstelle

zum übergeordneten IT-System. Bei der

neuesten Generation ist das nicht mehr

nötig. Als zentrale Kommunikationsschnittstelle

dient nun eine Sensor Bridge. Diese

Treibersoftware verwaltet das komplette

Funksystem und verbindet die höheren

Dienste und Applikationen mit der darunterliegenden

Funkinfrastruktur.

Die Sensor Bridge verarbeitet sämtliche

Nachrichten, die drahtlos von den Sensoren

empfangen wurden und leitet sie an die

dafür registrierten Anwendungen weiter.

Dabei agiert sie auch als „Übersetzerin“

zwischen verschiedenen Protokollen sowie

als Verwaltungsebene des sWave.Net-

Funknetzwerks – und schließt die Lücke

zwischen den hohen Sicherheitsanforderungen

in der Fertigung und der vernetzten

Welt der digitalen Dienste. Zugleich

bietet diese Architektur den Vorteil, dass

die Anwendersoftware keinerlei Verwaltungsaufgaben

im sWave.NET-System übernehmen

muss.

Viele Integrationsmöglichkeiten

Dank der universellen Konnektivität kann

diese Version des Funknetzwerks als „Out of

the box“-Lösung in nahezu jede beliebige

Produktionsumgebung integriert werden.

Es gibt bereits eine große Anzahl an Kommunikationsprotokollen

zu ERP und Lagerverwaltungssystemen,

weitere befinden sich

in Vorbereitung.

Sie gewährleistet die Flexibilität, die in

zentralen Anwendungsbereichen wichtig

ist: Über ein „Dashboard“ können Änderungen

in der Infrastruktur vorgenommen

und z. B. weitere Sensoren ins vorhandene

Funknetzwerk integriert werden.

Zu den bisher realisierten Anwendungen

02 Der neue Funksensor wurde unter

anderem für E-Kanban-Systeme entwickelt

gehören z. B. die Nachschubsteuerung im

Kommissionierbahnhof eines großen deutschen

Küchenherstellers und die Einbindung

mobiler Kanban-Systeme in die Materialflusssteuerung.

Für diesen und ähnliche

Einsatzfälle hat Steute einen Funksensor

entwickelt, der sich werkzeuglos an den

Regalsystemen führender Anbieter montieren

lässt. Zudem setzen Hersteller von

Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) Funkschaltgeräte

und -sensoren ein, die über das

sWave.Net-Netzwerk kommunizieren.

Ein Sensor registriert über eine Wippe,

wenn beispielsweise ein Behälter aus dem

Kanban-Regal entnommen wurde, und gibt

ein Funksignal an die Steuerung, die Nachschub

ordert.

Aus Sicht von Steute werden sich solche

funkgestützten Lösungen auch über die

Intralogistik hinaus zunehmend in der

Produktion durchsetzen – als universelle

Schnittstelle zur Anbindung von Schaltgeräten,

Sensoren sowie von Bedien- und

Befehlsgeräten in Kommunikationsnetzwerke

für die digitale Produktion.

www.steute.de

NeuerDatenlogger für High-Speed-Aufzeichnungen:

MSR175 überwacht Schock und Temperatur

Schocküberwachung ±15 g/±100 g • Speicherkapazität über 2 Mio. Messwerte • bis zu 5’000 Messungen/s

Temp.-, Feuchte-, Druck-, Lichtsensoren • MSR ShockViewer Software zur Analyse von Stossbelastungen

Kontaktieren Sie uns, wir beraten Sie gerne.

MSR Electronics GmbH |www.msr.ch


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

Gesicherter Fernzugriff mit Profibus

Der Industrie-Router Scalance M804PB von Siemens ermöglicht den Anschluss von Maschinen

und Anlagen, z. B. mit Simatic S7-300/S7-400, über Profibus/MPI an Ethernet-Netzwerke. Auch

ältere Maschinen und Anlagen können direkt an die Management-Plattform für Remote Networks,

Sinema Remote Connect, angebunden werden. Die gesicherte Kommunikation erfolgt

über VPN-Tunnel, die sich über Sinema Remote Connect projektieren und verwalten lassen.

Er ist für OEMs im Maschinenbau sowie für die Branchen Automotive, Food & Beverage,

Chemie und Pharma geeignet. Das Gerät hat eine TIA Portal Cloud-Connector-Funktionalität.

Damit können Anwender nun auch von zentral verwalteten Engineering-Tools wie TIA Portal

oder Step 7 (ab Version 5.5) auf bestehende Profibus-Anlagen zugreifen. Das Gerät verfügt

neben einem Profibus/MPI-Anschluss über zwei RJ45-Schnittstellen in Form eines Fast-Ethernetzwei-Port-Switches.

Auch ein Schacht für C-Plug/Key-Plug ist vorhanden.

www.siemens.com

Modulares Open Source IIoT Gateway

auf Raspberry-Pi-Basis

Das Open Source IIoT Gateway RevPi Connect von Kunbus

bietet durch sein offenes Plattformkonzept eine hohe Gestaltungsfreiheit

bei der Umsetzung von IIoT-Projekten. Das in

einem Hutschienengehäuse untergebrachte IIoT Gateway ist

mit zwei RJ45 Ethernet-Buchsen, zwei USB-Ports, einer 4-

poligen RS485-Schnittstelle, einer Micro-HDMI-Buchse sowie

einer Micro-USB-Buchse ausgestattet. Seine zwei Ethernet-

Schnittstellen unterstützen die

zeitgleiche Einbindung sowohl

im Automatisierungs- als auch im

IT-Netz. Aufgrund des modularen

Aufbaus ist es möglich, das Basisgerät

mit Erweiterungsmodulen

wie IOs, Feldbus-Gateways und

Funkmodulen auszustatten.

Sie lassen sich per Plug & Play

über einen obenliegenden Steckverbinder

an das Gerät koppeln

und mittels grafischer Benutzeroberfläche konfigurieren. Ein

frei konfigurierbarer Hardware-Watchdog überwacht den Status

des IIoT Gateways. Ein Relais-Ausgang dient dazu, dass auch

angeschlossene Geräte oder Erweiterungsmodule durch den

Hardware-Watchdog überwacht werden können. Durch die

Verwendung des Raspberry Pi Compute Module 3 verfügt das

Gerät über einen Quad-Core Prozessor mit 1,2 GHz, 1 GB RAM

und 4 GB eMMC Flash-Speicher.

www.kunbus.de

Neue Module für Sensor2Cloud-

Anwendungen

Unitronic ergänzt sein Sensor2Cloud-Portfolio und stellt die

WiFi- und Bluetooth-Kombi-Modulreihe AirPrime BX310x von

Sierra Wireless vor. Die vorzertifizierte Serie bietet eine komfortable

Integration in Industrieanwendungen

mit kostenlosem

unbegrenztem Fota

(Firmware-Over-the-Air)

und integrierter Cloud-

Konnektivität von AirVantage.

Damit sind sie insbesondere

für eine wirtschaftliche

Erweiterung für drahtlose

Kommunikationsprojekte

geeignet. Das Modul

unterstützt WiFi 802.11

b/g/n und bietet als Dual-Mode-

Modul Bluetooth Classic,

sowie Bluetooth Low Energy (BLE) gemäß Bluetooth 4.2. Speziell

für industrielle Anwendungen, die eine sichere Verbindung von

WiFi und Bluetooth erfordern, ist eine Vielzahl an Schnittstellen

verfügbar. Interessant ist insbesondere die Möglichkeit das Modul

gleichzeitig als WiFi AccessPoint und als Client zu betreiben.

Das BX310x bietet eine MQTT-Client Implementierung, die eine

unkomplizierte Anbindung an eine Cloud ermöglicht. Einsatzgebiete

sind u. a. in Tracking- und Telematik-Anwendungen, bei

Medizingeräten sowie in industriellen Ausrüstungen.

www.unitronic.de

Widescreen-HMIs bieten mehr Komfort bei der Maschinenbedienung

Mitsubishi Electric hat sein Portfolio grafischer Bediengeräte der

Serie GOT2000 um zwei Modelle mit Breitbildformat erweitert.

Die Wide-Screen-HMIs GT21 und GT25

können zusätzliche visuelle Informationen

darstellen. Das GT21 ist ein Graphic

Operation Terminal (GOT) im 7"-Wide-

Screen-Format mit WVGA-Auflösung und

On-Board-Ethernet, CC-Link IE Field Basic,

sowie einer RS-232- und einer RS-422/485-

Schnittstelle. Das GT25 ist mit 7"-WVGAoder

10"-WXGA-Display erhältlich und

durch einen zweiten Ethernet-Port

besonders flexibel. Dieser ermöglicht die

physische Trennung der Verbindung zum Informationssystem-

Netzwerk und zum Steuersystem-Netzwerk. So können zwei

unterschiedliche IP-Adressen festgelegt

werden. Darüber hinaus bietet das HMI

GT25 eine Schnittstelle für die Audioausgabe

samt eingebautem Verstärker und Lautsprecher.

So kann es nicht nur Alarmtöne

ausgeben, sondern auch gesprochene

Hinweise. Die Wide-Screen-HMIs ermöglichen

außerdem eine Fernüberwachung

über die VNC-Server-Funktion.

www.mitsubishielectric.de

38 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION

Tablet ermöglicht AR-Anwendungen

Smartphones, Tablets, Sensoren und smarte HMI-Systeme bilden

die Grundsteine für Augmented-Reality-Anwendungen (AR) und

das neue technologische Zeitalter in der Industrie – auch im

Ex-Bereich. Das jüngste Gerät aus dem Mobile-Worker-Portfolio

von Ecom ist das Industrie-Tablet Tab-Ex 02. Mit seinem magnetischen

Gyroskop ermöglicht es mit AR-Anwendungen, Objekte

einer Anlage zu identifizieren und alle zugrunde liegenden,

vorhandenen Daten in Echtzeit direkt auf das Display des Mobilgeräts

zu liefern – ob Baupläne, Instandhaltungsinformationen

oder Betriebszustände. Durch den mobilen Einsatz von AR

können vielseitige Aufgaben in der Industrie gelöst werden – von

der schnellen Inbetriebnahme einer Anlage über transparente

Prozesse und die präzise Wartung bis hin zum Asset Management.

So reicht ein Blick auf das

Tablet mit erweitertem Bild,

das z. B. den Service-Mitarbeitern

defekte Stellen und

Reparaturanleitungen aufzeigt,

in Echtzeit und vor Ort.

www.ecom-ex.com

Maschine ruft Service

Keine Wartungen mehr vergessen sowie Wartungs- und Inspektionsaufträge

automatisch planen, initiieren und zuteilen: Wie

das funktioniert, zeigt der SAP-Partner All4cloud mit einem

IIoT-Szenario – von der Störung bis zur Rückmeldung des Technikers,

auf Basis der Cloud-ERP-Lösung SAP Business Design

und dem dafür spezialisierten Add-On eam4cloud. Mit der

Lösung kann eine Maschine selbst den Service benachrichtigen

und so Abläufe in der Instandhaltung und im Service beschleunigen.

Dazu liefert sie die Datengrundlage, um die Wartung

vorausschauend zu planen. Erfasst und übermittelt werden die

Zustandsdaten einer

Maschine, Anlage oder

eines Fassadenelementes

von Sensoren

und Zählern. Wann

diese Normabweichungen

melden, lässt

sich im Vorfeld mit

Regeln definieren.

www.all4cloud.de

Interface erweitert Datenlogger-Systeme

Eine 4-fach CAN-FD-Satelliteneinheit zur Traffic- und Signalmessung

ist das CAN FD Satellite Interface von Ipetronik. Es erweitert

Ipetronik- und Caetec-Datenlogger um vier ISO CAN-FD-Eingänge

und ermöglicht so die Messung von CAN-FD-Busnetzwerken über

die Logger. Die CAN-FD-Integration erfolgt über eine Feature-

Connection-Verbindung zwischen der Erweiterungseinheit und

dem Datenlogger. Die Erweiterung ist eine Reaktion auf den

Zuwachs von CAN-FD-Steuergeräten und -Netzwerken in neuen

Bordnetz-Architekturen. Das Interface unterstützt die Datenlogger-Software

dataLOG, TESTdrive und IPEmotion RT und ist

kompatibel zu den Logger-Serien Arcos 1.5, IPElog2 und M-Log

V3. Die Satelliten-Einheit überträgt Daten mit bis zu 5 Mbaud

und unterstützt Wake-Funktionen, sodass alle Botschaften von

Beginn an gespeichert werden.

Darüber hinaus ist es über

den internen GbE-Switch

möglich, mehrere Satelliten

zu kaskadieren und die Anzahl

der CAN-Eingänge zu

erhöhen.

www.ipetronik.com

Ultraflacher, geschützter Touchmonitor

Ein kapazitiver 21,5"-Touchscreen-Monitor mit ultraflachem

Design ist der ViewMaster21 von ICO. Der Breitbild-Multifunktions-Monitor

im Metallgehäuse mit Klavierlack-Optik verfügt

über ein LED-Panel mit einer Full-HD Auflösung mit 1920 × 1080

Pixeln. Die IP65-geschützte Front widersteht Wasser, Staub und

Schmutz und bietet eine Bedienung wie bei einem großen Smartphone.

Die nahtlose Oberfläche lässt sich ohne Rückstände

reinigen. Das schlanke Gehäuse mit 48 mm Tiefe lässt sich per

Vesa 75 an einem Schwenkarm oder direkt an der Wand ontieren.

Mit USB 2.0, COM-Port und VGA sind die essentiellen Schnittstellen

abgedeckt. Die Einsatztemperaturen liegen zwischen

0 und 35 °C. Er verfügt über Abmessungen

von 536 × 48 × 328 mm

und wiegt dabei 6 kg. Der Monitor

eignet sich für den Einsatz als

interaktives Kiosksystem, für Digital

Signage, im Gesundheitswesen, als

Point-of-Information- oder Pointof-Service.

Er kann auch vertikal

befestigt und genutzt werden.

www.ico.de

Sicheres Speichern für native

SGX-Enklaven

Wibu-Systems hat den Aktivierungsprozess der Intel SGX für

CodeMeter auf Windows bestanden. Software-Entwickler können

jetzt ihre Binärdaten in speziellen, vor Ausführung geschützten

Speicherbereichen, den sogenannten Enklaven, ablegen. Diese

Enklave kann CodeMeter nutzen, sodass Softwarehersteller nicht

nur von einem versteckten Bereich profitieren, sondern gerade

die Bindungserweiterung in der Enklave ausführen können. Das

Ergebnis ist, dass der Programmcode nicht im Speicher verändert

oder debuggt werden kann und auch der Speicher geschützt ist.

www.wibu.com


KOMPONENTEN UND SOFTWARE I TITEL

Eine saubere Sache

Befehls- und Meldegeräte für hygienesensible Anwendungen

in der Nahrungsmittelindustrie

Maschinen für die Lebensmittelverarbeitung müssen hygienegerecht

gestaltet sein. Gleichzeitig sollten sie den Anforderungen an eine

ergonomische Bedienbarkeit erfüllen. Wir stellen Ihnen eine neue Serie an

Bedienelementen vor, die speziell für den Nahrungsmittelmaschinenbau

entwickelt wurde und die Mensch-Maschine-Schnittstelle in den

Mittelpunkt rückt.

Dass die Seydelmann KG vor zwei Jahren

ihre Produktion erweitert hat, spricht

für wirtschaftlichen Erfolg. Dass dabei die

Zerspanung in eine neue Produktionshalle

umgezogen ist, verdeutlicht die hohe Fertigungstiefe.

Und dass das Unternehmen in

einer Umfrage der Fleischereiwirtschaft

Bestnoten in den Disziplinen Bekannt -

heit, Verwendungsgrad und Markentreue

erhielt, zeugt vom hervorragenden Ruf des

Unternehmens.

Der in Stuttgart (Verwaltung) und Aalen

(Produktion) ansässige Maschinenbauer

entwickelt und fertigt Maschinen für die

Fleischzerkleinerung wie Kutter, Koch-Vakuum-Kutter

sowie Wölfe für Frisch- und

Gefrierfleisch. Auch Mischer, Mischer-Wölfe

sowie Feinstzerkleinerer gehören zum Programm.

Die Maschinen sind weltweit im

Einsatz: Der Exportanteil liegt bei rund

70 Prozent.

Das Produktspektrum von Seydelmann

reicht von Maschinen für kleine Mengen bis

zu 8 t schweren Industriekuttern mit einem

Schüsselinhalt von 1 000 l. Die Hochgeschwindigkeitsmaschinen

garantieren erstklassige

Materialzerkleinerung und Vermischung

des Bräts. Die optionale Vakuum-/Kochfunktion

erzielt – in Verbindung mit den

extrem hohen Messergeschwindigkeiten

der bis zu acht Messer – einen außergewöhnlich

hohen Eiweißaufschluss und

damit beste Qualität der Wurstwaren.

Hygienegerechtes Design

Das Design der aus hochwertigen Edelstahl

(und im eigenen Hause) gefertigten Kutter

erfüllt die Anforderungen an die optimale

Strömungsdynamik und zum anderen an

den Einsatz in hygienesensiblen Bereichen.

Nicht nur in den produktberührenden Zonen,

sondern auch am Gehäuse finden sich gerundete

Flächen, die mit handwerklicher

Präzision poliert wurden. Damit vermeidet

man, dass sich Produktreste in Toträumen

absetzen, und schafft die Voraussetzung für

eine rückstandsfreie Reinigung.

Funktionen der Maschine ohne

Blickkontakt bedienen

Das gilt auch für das Bedientableau an der

Mensch-Maschine-Schnittstelle, das ebenfalls

aus eigener Fertigung stammt. Neben

der Hygiene ist hier aber noch ein weiteres

Prinzip vorherrschend: die Ergonomie oder,

deutlicher ausgedrückt, der Grundsatz der

intuitiven Bedienung. Jochen Sauter, Leiter

Elektroabteilung bei der Maschinenfabrik

Seydelmann KG: „Der Bediener soll in der

Lage sein, alle Funktionen der Maschine

ohne Blickkontakt zu bedienen.“ Dies erreicht

man mit Bedientableaus aus eigener

Fertigung, die – wenn man vom Not-Aus-

Taster absieht – ausschließlich mit Kreuzhebeltastern

und –schaltern aus dem N-

Programm von Schmersal ausgestattet sind.

Siegfried Rüttger, Branchenmanager Food,

Verpackung, Pharma bei der Schmersal Gruppe

in Wuppertal


TITEL I KOMPONENTEN UND SOFTWARE

01 Maschinen und Anlagen für die Lebensmittelindustrie

müssen den hohen Anforderungen an Hygiene gerecht werden

Das Kreuzhebelprinzip: ein

Schalter – mehrere Funktionen

Über den Betätigungshebel können diese

NK-Kreuzschalter in bis zu vier Richtungen

bewegt werden und dabei jeweils unterschiedliche

Funktionen auslösen. Die Seydelmann-Konstrukteure

haben die Schalter

jeweils mit logisch zusammenhängenden

Funktionen belegt, sodass sich die Maschine

intuitiv bedienen lässt. Jochen Sauter: „Außerdem

haben wir auf der elektrischen Seite

Verriegelungen vorgesehen. Das heißt: Eine

kombinierte Betätigung von Funktionen,

die nicht zusammen passen, ist nicht möglich.“

Dadurch minimiert sich das Risiko

von Fehlbedienungen. Alternativ werden

für einige Bedienvorgänge auch Kreuzschalter

statt Kreuztaster eingesetzt, die in

der betätigten Stellung verrasten.

Hygienegerechte Bedienelemente

Die Bedienelemente des N-Programms von

Schmersal sind speziell für die Nahrungsmittelindustrie

entwickelt worden. Als Grundlage

dabei diente die Norm EN 1672-2,

die allgemeine Gestaltungsleitsätze zu den

Hygieneanforderungen von Nahrungsmittelmaschinen

enthält. So weist die Gerätegeometrie

keine Ecken und Kanten auf – das

schafft die Voraussetzung für eine gründliche

und rückstandsfreie Reinigung der

02 Der NK-Kreuzschalter kann

in bis zu vier Richtungen bewegt

werden und so jeweils unterschiedliche

Funktionen auslösen

Geräteköpfe und damit für das Vermeiden

von Kreuzkontaminationen. Selbstverständlich

sind auch die verwendeten Werkstoffe

geeignet für den Einsatz in der Lebensmitteltechnik.

Das N-Programm umfasst u. a. diverse

Druck- und Leuchttaster, Kurzhubtaster,

Wahlschalter und Not-Stopp-Befehlsgeräte.

Die hygienegerechte Ausführung des N-

Programms wird durch eine Baumusterprüfung

mit dem Prüfzertifikat „Hygiene“

der Prüfstelle der Fleischerei-BG bestätigt

sowie durch die Zertifizierung der Prüf- und

Zertifizierungsstelle „Nahrungsmittel- und

Verpackung“ des DGUV für hygienesensible

Anwendungen. Die blaue Farbe der Dichtelemente

dokumentiert schon auf den ersten

Blick die Eignung für Anwendungen in

der gesamten Nahrungsmittelverarbeitung.

Gerüstet gegen Spritzwasser,

Nässe und Feuchtigkeit

Da Nahrungsmittelmaschinen intensiv gereinigt

werden, müssen die Bedienelemente

vor dem Eindringen von Nässe und Feuchtigkeit

geschützt sein – selbst bei der direkten

Beaufschlagung mit dem Hochdruck- oder

Heißdampfreiniger. Dies gilt besonders für

die Fleischereiindustrie, die gemäß „Risikograf

für das Hygienerisiko an Nahrungsmittelmaschinen“

hygienisch hochsensible

Produkte der Produktrisikostufe P2 verarbeitet.

Entsprechend gründlich erfolgt hier

die Reinigung. Deshalb erfüllt das gesamte

N-Programm die Anforderung der Schutzart

IP 69 K. Das heißt: Auch bei einem 80 °C

heißen Wasserstrahl, dem die Geräteköpfe

mit einem Druck von 100 bar allseitig ausgesetzt

werden, dringt keine Feuchtigkeit

ins Innere der Gehäuse bzw. durch die

Abdichtung zum Bedientableau hin. Auch

die NK-Kreuzschalter zeichnen sich durch

hohe Schutzarten aus – vor der Frontplatte

IP69K und für die Kontaktkammer Schutzart

IP67 – und eignen sich für die Reinigung mit

starken Strahlwasser oder Hochdruckreiniger.

Da der Schalter wasserdicht ist, kann

ein aufwendiges wasserdichtes Gehäuse

entfallen. Der Kreuzschalter kann einfach in

ein normales Maschinengehäuse integriert

werden.

Knieschalter – ganz im Sinne

einer Lean Production

Um die Mensch-Maschine-Schnittstelle der

Kutter weiter zu verbessern, testen die Ingenieure

von Seydelmann zurzeit an einem Prototypen

ein neuartiges Bedienelement aus:

den Knieschalter. Er wurde bei Schmersal im

Rahmen eines „Lean Production“-Projektes

entwickelt und seine Bezeichnung beschreibt

eindeutig seine Funktion: Der Bediener betätigt

die Funktion mit dem Knie und hat

deshalb beide Hände frei – zum Beispiel für

das Betätigen anderer Maschinenfunktionen

oder für das Öffnen von Schutzhauben.

In hygienesensiblen Bereichen ist ein solcher

Knieschalter eine bessere Alternative

zum Fußschalter, der dem Bediener zwar

auch beide Hände freilässt. Aber zum Betätigen

des Fußschalters muss der Maschinenbediener

den Fuß vom Boden oder von der

Fußstütze heben. Mit dem Knieschalter

bleibt er standsicher mit beiden Füßen auf

dem Boden. Nach Abschluss der Tests wird

sich entscheiden, ob Seydelmann künftig

den Knieschalter in das Bedienkonzept

integriert und in Serienmaschinen einsetzt.

Bilder: 01 Seydelmann KG; 02-04 Schmersal Gruppe

www.schmersal.com

03

03 Mit einem Knieschalter hat

der Maschinenbediener beide

Hände frei für andere Tätigkeiten

04 Im Vergleich: der Knieschalter

(li.) überzeugt durch Ergonomie;

der NK-Kreuzschalter durch ein

besonderes Abdichtkonzept

02

04

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 41


KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Flexibilisierung und Modularisierung

liegen voll im Trend

Feldbussystem ermöglicht Dezentralisierung in höchster Ausprägung

Alexander Hornauer,

Corporate Marketing,

Murrelektronik GmbH

in Oppenweiler

Das Cube67-System von Murrelektronik

unterstützt den Trend in Richtung Modularisierung,

das System ist selbst bis ins

Detail modular aufgebaut. Es wird bereits in

über 100 000 Maschinen und Anlagen in den

unterschiedlichsten Branchen und Applikationen

eingesetzt und verfügt über eine

große Anzahl an unterschiedlichen Modulvarianten.

Viele davon sind mit multifunktionalen

Steckplätzen versehen und können

als Ein- oder Ausgang konfiguriert werden.

Das ermöglicht an den Kundenbedürfnissen

orientierte Installationskonzepte, die flexibel

und bis ins Detail auf die tatsächlich benötigte

Anzahl an IOs in der Sensor-Aktor-

Ebene maßgeschneidert werden. Bei dieser

Lösung bleibt fast kein Steckplatz ungenutzt –

das ist Dezentralisierung in Reinkultur.

Steuerungswechsel ohne

Systemwechsel

Um die Modularität von Maschinen und Anlagen zu erhöhen, ist der

Aufbau von flexiblen und modularen Installationskonzepten essenziell.

Eine vielseitige und leistungsstarke Lösung ist hierbei das Feldbussystem

eines baden-württembergischen Unternehmens. Dank der Kombination

aus einem Diagnose-Gateway und der Möglichkeit, IO-Link zu integrieren,

öffnet das System die Tür zur Dezentralisierung und Digitalisierung in

die Cloud via OPC UA.

Ein Vorteil des Cube-Systems ist die „Ein-

Leitung-Strategie“: Mit nur einer Systemleitung

werden sowohl Kommunikationsdaten

wie auch Versorgungsspannungen

übertragen. Kabelkanäle und Energieketten

werden damit leer und können von Beginn

an kleiner dimensioniert oder wegrationalisiert

werden. Auch die Gefahr von Fehlsteckungen

ist durch die Sechspoligkeit der

M12-Stecker gebannt.

An den vier Strängen jedes Busknotens

können bis zu 32 Module in einem Installationsradius

von 60 Meter angeschlossen

werden, damit ist das Cube-System auch für

umfangreiche Installationen geeignet. Die

Stränge werden durch integrierte elektronische

Sicherungen (MICO) abgesichert.

Das spart Platz im Schaltschrank, da auf

Leitungsschutzschalter verzichtet werden

kann.

Für Installationen kann auf ein durchgängiges

Portfolio an Module von Schutzart

IP20 über IP67 bis hin zu IP69K zurückgegriffen

werden. Die Kommunikation läuft

dabei stets über nur einen Busknoten. Dieser

kann, je nach übergeordnetem Steuerungsprotokoll,

getauscht werden. Das ermöglicht

einen Steuerungswechsel ohne

Systemwechsel; ein identisches Installationskonzept

(Profibus, Profinet, Ethernet/

IP, Ethercat) kann durch das Einsetzen des

passenden Busknotens für unterschiedliche

Protokolle startklar gemacht werden.

Das birgt ein hohes Rationalisierungspotenzial.

42 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


KOMPONENTEN UND SOFTWARE

01 02 03

Damit die Modularisierung nicht zu Abstimmungsherausforderungen

führt, bietet

das Cube-System das Machine Option Management

(MOM). Die Projektierung der

Hard- und Software erfolgt dazu virtuell auf

Basis eines standardisierten Vollausbaus.

An der realen Maschine werden die tatsächlich

vorhandenen Komponenten dann

einfach automatisch aktiviert. Optionales

Nachrüsten gelingt per Knopfdruck, aufwändige

Softwareanpassungen werden so

überflüssig.

Diagnose über das gesamte

Installationskonzept

Der Gedanke, Maschineninstallationen rationell

zu realisieren, bedeutet eine Herausforderung,

wenn sicherheitstechnische

Aspekte zu integrieren sind. Das Cube­

System bietet hierbei eine interessante

Lösung: Die Kombination aus Cube67­

K3-Modulen mit den Blockmodul MVK

01 Beim dem Feldbussystem bleibt kein

Steckplatz ungenutzt

02 Topologie und auftretende Fehler werden

im Web-Interface mehrsprachig visualisiert

03 Sensoren und Aktoren werden mit

kürzesten Verbindungsleitungen

angeschlossen

Metall Safety ist betriebswirtschaftlich vorteilhaft,

um sichere Ausgänge zu vervielfältigen.

Über sichere Ausgänge an MVK Metall

Safety werden – gesteuert durch eine Profinet/Profisafe

Steuerung – bis zu zwölf

Standard-Ausgänge sicher abgeschaltet

(K3-Funktionalität). Sie sind auf zwei Sicherheitskreise

mit je drei doppelt belegbaren

Steckplätzen aufgeteilt. Dadurch

wird die Anzahl der sicheren Ausgänge

multipliziert – eine einfache, aber effektive

Methode, die Kosten und Aufwand reduziert.

Safety-Sensoren werden durch diese

Kombination direkt in das Installationskonzept

eingebunden; es braucht keine

Sicherheitsrelais mehr, das reduziert den

Verdrahtungsaufwand und spart Platz im

Schaltschrank.

Ein weiterer Vorteil des Cube-Systems

sind die Diagnosemöglichkeiten, die sich

vom Busknoten aus modul- und kanalgranular

über das ganze Installationskonzept

ausbreiten. Diese Vielzahl an Informationen

sorgt für eine Zeitersparnis bei der

Inbetriebnahme, vor allem aber beim Auffinden

von Fehlern. Cube bietet eine gut

erkennbare Diagnose per LED, die dem

Mitarbeiter an der Maschine auf den ersten

Blick in roter Farbe zeigt, an welchem

Steckplatz ein Fehler aufgetreten ist. Diese

Diagnosefunktionalitäten können über die

jeweilige Steuerung detailliert programmiert

und ausgewertet werden.

Integration smarter

IO-Link-Sensoren

Eine effizientere, zeitsparendere und in ­

te grativere Methode stellt allerdings das

Cube67 Diagnose-Gateway dar. Es ermöglicht

eine Fehlersuche ohne Programmieraufwand.

Das Modul kann gleichermaßen

in neue Installationen eingebaut wie auch

in bestehenden nachgerüstet werden.

Das Diagnose-Gateway liest alle Signale

und Diagnosemeldungen der kompletten

Installation punktgenau und unabhängig

von der Steuerung aus. Topologie und auftretende

Fehler werden in einem Web­

Interface mehrsprachig visualisiert. Darüber

hinaus stehen die Daten über eine Standard-

OPC UA-Schnittstelle für die analytische

Weiterbearbeitung in jedes beliebige

Cloudsystem zur Verfügung – und das „an

der Steuerung vorbei“ und damit als integraler

sowie beim Steuerungswechsel nicht

zu ändernder Bestandteil der Installation.

Cube67 eignet sich aufgrund eigens dafür

vorgesehener Module auch für die Integration

von smarten IO-Link-Sensoren. An

einem Knoten können bis zu 52 IO-Link-

Devices angeschlossen werden. Erleichtert

wird die Installation durch einen Fundus an

Zubehör für IO-Link-Integration in Form

von Analog/IO-Link-Wandlern, Induktivkopplern

und Hubs.

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KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Dem Feinstaub

auf der Spur

Aluminiumgehäuse schützen

empfindliche Sensorik vor Feinstaub

Die regelmäßige Überprüfung

der Luft auf Feinstaubbelastungen

spielt sowohl in industriellen als

auch in öffentlichen Bereichen

eine wesentliche Rolle, um die

Gesundheit des Menschen zu

schützen. Damit gleichzeitig die

sensible Elektronik von Emissions-

Messgeräten zuverlässig geschützt

wird, hat ein nordrhein-westfälisches

Unternehmen ein Aluminiumgehäuse

entwickelt, das selbst Staub und

starkem Strahlwasser in rauer

Industrieumgebung widersteht.

Christine Stello ist Produktmanagerin Industrie -

gehäuse bei der ROSE Systemtechnik GmbH in

Porta Westfalica

Feinstaub kommt überall vor und wird

u. a. durch industrielle Prozesse verursacht.

Um die Umwelt und die Gesundheit

des Menschen zu schützen, gewinnt die

permanente Überwachung von Staubemissionen

an Bedeutung. In industriellen

Anlagen wird daher die Einhaltung von

Grenzwerten oft durch länderspezifische

gesetzliche Rahmenbedingungen vorgeschrieben.

Das Unternehmen Dr. Födisch

Umweltmesstechnik bietet Staubmess technik

für behördliche und betriebliche Messungen

an, die in verschiedensten Branchen

zum Einsatz kommt.

Ziel: Emissionsgrenzwerte

weltweit einhalten

Dr. Födisch hat sich auf die Entwicklung

und Herstellung von Geräten für die Prozess-

und Umweltmesstechnik spezialisiert.

Kraftwerke, Zementwerke, Verbrennungsanlagen

für Abfall, Biomasse und Klärschlamm

sowie Anlagen der chemischen

und metallurgischen Industrie gehören zu

den Anwendungsbereichen des Messgeräteherstellers.

„Die Überzeugung, dass

unsere Technologien die Umwelt sauberer

und die Welt dadurch ein Stück besser

machen, treibt uns an“, betont Firmengründer

Dr.-Ing. Holger Födisch. „Unsere Umweltmessgeräte

sollen Betreibern von Anlagen

weltweit helfen, Emissionsgrenzwerte einzuhalten.“

Bei Dr. Födisch wird die Messtechnik von

der Entwicklung bis zur Auslieferung des

fertigen Endprodukts kontinuierlich geprüft,

um zum einen die hohen Anforderungen

des internen Qualitätsmanagementsystems

zu erfüllen und zum anderen den relevanten

europäischen Normen zu entsprechen.

Als Servicedienstleister bietet das Unternehmen

kundenspezifische Lösungen für

diverse Industriezweige an.

Ermittlung des Staubgehalts

Der Feinstaubsensor FDS 15 von Dr. Födisch

ist ein Messgerät, das sich für den industriellen

Einsatz eignet. Das Gerät überwacht

kontinuierlich die Feinstaubkonzentrationen

in der Umgebungsluft, um Gesundheitsgefährdungen

zu vermeiden – egal, ob im

Innen- oder Außenbereich, mobil oder

stationär. Der Sensor wird nicht nur in

Produktionsanlagen, Werkstätten oder Fabrikhallen,

sondern auch in Büros und

öffentlichen Einrichtungen zur Überwachung

der Raumluftqualität eingesetzt.

Die Ermittlung des Staubgehaltes durch

den Feinstaubsensor basiert auf dem Prinzip

der Streulichtmessung. Dabei wird die

44 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


01 Durch integrierte Scharniere sind

der Deckel und das Unterteil der Gehäuse

unverlierbar miteinander verbunden

02 Sowohl für das Gehäuse als auch für

die Abdeckprofile können Sonderfarben

ausgewählt werden, damit die Komponenten

dem Corporate Design des Kunden entsprechen

angesaugte Luft auf 50 °C vorgeheizt. Über

einen integrierten Lüfter findet eine Zwangsdurchströmung

statt. Die Geschwindigkeit

des Messgases ist so gewählt, dass Partikel

repräsentativ erfasst werden. Für die Analyse

alveolengängiger Partikelfraktionen (PM 2,5)

wird ein integrierter Vorabscheider eingesetzt.

„So kann der Anteil des Staubs bestimmt

werden, dessen Partikel so klein sind,

dass sie beim Einatmen bis in die Lungenbläschen

vordringen“, erklärt Holger Födisch.

Das Gerät bietet eine periodische Kontrolle

und Korrektur von Nullpunkt und Referenzpunkt.

Eine hohe Nullpunktstabilität wird

durch Auswertung der internen Messsignale

erreicht. Der smarte Sensor kann auch über

WLAN mit anderen Luftgüte- oder Klimasensoren

vernetzt werden.

Die empfindliche Elektronik

schützen

Die Elektronik des Messsystems wird in

dem Aluminiumgehäuse Aluformplus von

Rose Systemtechnik verbaut. Das Elektronik-Gehäuse

verfügt über eine hochwertige

Materiallegierung und entspricht der

Schutzart IP66. Es bietet eine Schlagfestigkeit

von 7 Nm nach EN 60079-0 und schützt

seine Einbauten gegenüber Staub und starkem

Strahlwasser, selbst in rauer Industrieumgebung.

Zum Zeitpunkt der Neuentwicklung des

Feinstaubsensors wurde das Alu-Gehäuse

von einem Außendienstmitarbeiter des Gehäuseherstellers

bei Dr. Födisch vorgestellt.

„Überzeugt hat uns das Design der Produktfamilie

Aluformplus“, berichtet Holger

Födisch. Durch die Abdeckprofile des Gehäuses

werden z. B. die Deckelschrauben

verborgen und verleihen dem Industriegehäuse

eine hochwertige Optik. „Daher ist

das Aluminium-Druckgussgehäuse für den

Einsatz im Sichtbereich geeignet“, so Födisch

weiter. Der Gehäusespezialist Rose bietet

seinen Kunden außerdem die Möglichkeit,

sowohl für das Gehäuse als auch für die

Abdeckprofile Sonderfarben auszuwählen,

damit die Komponenten dem individuellen

Corporate Design des Unternehmens entsprechen.

Für die Umsetzung des CI- Konzepts

von Dr. Födisch wurde das Aluformplus

in der Wunschfarbe RAL 7024

ausgeführt, verkehrsgrün gepulvert und mit

einem Siebdruck versehen. Komplettiert

wurde die Serviceleistung seitens Rose

durch die mechanische Bearbeitung der

Gehäuseunterteile zur Aufnahme von

Kabelverschraubungen für die Kabelausgänge

der Steuerung.

„Ein weiteres positives Merkmal der Aluminiumgehäuse

ist die Verbindung von

Deckel und Unterteil durch integrierte

Scharniere – so kann nichts verloren gehen“,

erläutert Holger Födisch. „Das ermöglicht

Technikern ein komfortables Arbeiten

an der Elektronik, selbst bei Instandhaltungsmaßnahmen

von bereits installierten

Systemen.“

Die rechteckige Domanordnung im Unterteil

und Deckel des Aluformplus erlaubt

es, Leiterplatten ohne zusätzliche Bearbeitung

in das Gehäuse einzubauen. Außerdem

befinden sich im Unterteil der Alugehäuse

Befestigungsstege für den Einbau von Tragschienen.

Das Gehäuse bietet zudem Montageflächen

für Kabelverschraubungen

bzw. elektromechanische Komponenten. In

den vertieften Stirnflächen finden empfindliche

Einbauten Schutz. Der Gehäusedeckel

eignet sich zur Aufnahme von Folientastaturen

oder Touch-Displays.

www.rose-systemtechnik.com


KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Trinkwasser von

bester Qualität

Gehäuse für die Wasseraufbereitung halten

Elektronik und Sensormodule trocken

Das Analyse-System ist in einem modular

erweiterbaren, zweigeteilten Gehäuse in IP65

mit der besonderen Funktion eines Scharnierdeckels

und einem Multitouch-Display

untergebracht

System lassen sich die wichtigsten Para meter

im Rohwasser und im behandelten Wasser

mit nur einem Gerät überprüfen und speichern.

Zum Schutz der empfindlichen Elektronik

verwendet Bürkert ein Sondergehäuse

von Bopla.

Thomas Lüke, Leitung Vertrieb,

Bopla Gehäuse Systeme GmbH

in Bünde

Elektronische Komponenten

müssen gut verpackt sein, damit

sie zuverlässig und ausfallsicher

funktionieren. Aus diesem Grund

hat ein Hersteller von Mess-,

Steuer- und Regelungstechnik

sein neues Online-Analyse-System

in einem robusten Gehäuse

untergebracht, das einem

Baukastenkonzept gerecht wird.

Somit ist die Überwachung einer

Trinkwasser-Aufbereitung von

industriellem Prozesswasser

sichergestellt.

Wasser ist eine wertvolle Ressource, die

für den Menschen lebenswichtig ist

und weltweit immer knapper wird. Gerade

wenn es um das Thema Trinkwasser geht,

muss nicht nur von der WHO, sondern auch

von lokalen Behörden eine besonders gute

Qualität des Lebensmittels sichergestellt

werden, bevor es in das Versorgungsnetz

gelangt. Aber auch industrielles Prozessoder

Abwasser muss kontinuierlich kontrolliert

und analysiert werden, damit gewisse

Grenzwerte und Richtlinien eingehalten

werden können.

Bürkert Fluid Control Systems stellt

Mess-, Steuer- und Regelungssysteme für

Flüssigkeiten und Gase her. Das Unternehmens-Segment

„Water“ bietet spezielle

Lösungen für die Wasseraufbereitung inklusive

Sensoren, Aktoren, Regelelementen und

Transmittern an. So zum Beispiel auch das

Online-Analyse-System Typ 8905. Mit dem

Kunststoffgehäuse weit

über dem Standard

Bei der Entwicklung des Online-Analyse-

Systems Typ 8905 legte Bürkert besonders

viel Wert auf Miniaturisierung und Modularisierung.

Das setzte auch ein besonderes

Gehäusekonzept voraus: „Die Entwickler in

Frankreich hatten bereits eine Idee, wie das

Kunststoffgehäuse aussehen soll und hat

einen Prototypen für die Applikation erstellt.

Wir haben das Ganze dann im Kunststoffspritzguss

umgesetzt“, erzählt Holger

Ransiek, Konstruktionsmitarbeiter bei Bopla.

„Bei uns kommt alles aus einer Hand – Wir

liefern nicht nur Spitzgussteile für Kunststoffgehäuse,

bei anderen Projekten bieten

wir zum Beispiel auch die komplette Elektronik

oder die passenden Folientastaturen

mit an.“

Bei der Entwicklung des Online-Analyse-

Systems galt es zudem, einen Gehäusehersteller

zu finden, der die relativ großen Teile

in der geforderten Qualität herstellen kann.

„Bürkert arbeitet schon seit einigen Jahren mit

Bopla zusammen“, sagt Andreas Ulsperger,

Produktmanager bei Bürkert. „Dort bekommen

wir Systemlösungen, die weit über ein

einfaches Kunststoffgehäuse hinausgehen.“

Gefordert war im Fall des Analyse-Systems

ein modular erweiterbares, zweigeteiltes

Gehäuse mit der besonderen Funktion

eines Scharnierdeckels und einem Multitouch-Display.

Außerdem sollte das Kunststoffgehäuse

die Anforderungen der Schutzart

IP65 erfüllen.

46 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Kundenspezifische Lösungen

für Touch-Anwendungen

Die Gehäuse- und Displaylösungen des

Bünder Unternehmens Bopla werden stets

auf die individuellen Erfordernisse seiner

Kunden zugeschnitten. Der Kunde kann

dabei aus einem beeindruckenden Portfolio

an Standardprodukten als Basis auswählen

oder sich – wie Bürkert – für ein

komplett kundenspezifisches Produkt entscheiden.

Bei der Sonderlösung für Bürkert

können die Messstationen in einem oder

mehreren zusammenhängenden Gehäusen

untergebracht werden. Im oberen Teil ist

das Touch-Display verbaut, das für eine

einfache Bedienung und Konfiguration der

Module sorgt, sowie die Steuerungselektronik.

Im unteren Teil können bis zu sechs

Sensor-Baugruppen untergebracht werden.

Links und rechts lassen sich bei Bedarf

weitere Gehäusesysteme anschließen.

„Das Wasseranalyse-System an sich ist

schon modular strukturiert und das sollte

beim Gehäuse natürlich nicht aufhören“, so

Ulsperger. Ein weiterer wichtiger Punkt war

bei der Gehäuseentwicklung neben dem

Design auch die Adaptierbarkeit: „Bei diesem

Projekt geht es nämlich eigentlich um

zwei gleiche Gehäuse, die durch einen

speziell für diese Anwendung konzipierten

Konnektor miteinander verbunden werden“,

erklärt Holger Ransiek.

Modular erweiterbare

Analyse-Plattform

Das ausgeklügelte Gehäusekonzept spiegelt

sich ebenfalls im Inneren der Schutzlösung

wieder. Auch dort können einzelne Module

anwendungsspezifisch zusammengestellt

und aneinandergereiht werden. Der Typ 8905

integriert bis zu sechs Analyse-Elemente, die

bisher oft als separate Geräte installiert werden

mussten, in einem kompakten und erweiterungsfähigen

System. „Der Vorteil unserer

neuen Analyseplattform ist, dass alle

wichtigen Parameter zur Wasseraufbereitung

mit einem kompakten Tool erfasst werden

können“, sagt Ulsperger. „Somit

müssen nicht mehr die

Komponenten verschiedener

Hersteller kombiniert werden

und dies macht unser System

so wirtschaftlich.“

Das kompakte und modulare

Design des Überwachungssystems

realisiert Bürkert durch

den Einsatz von Mikro-Elektro-

Mechanischen-Systemen. Dabei

handelt es sich um miniaturisierte

Bauteile, die z. B. Logikelemente

und mikromechanische

Strukturen in einem Chip

vereinen. Die Produktion dieser

Kleinstteile findet im französischen Werk

Triembach unter Reinraumbedingungen statt.

Grenzenlose Möglichkeiten

zur Wasseraufbereitung

Die Sensor-Chips werden dort in sogenannte

Analyse-Cubes integriert. In der Grundversion

waren fünf Messparameter zur Wasseranalyse

vorgesehen: pH-Wert, Redox-Potenzial (ORP),

Leitfähigkeit, freies Chlor und Trübung.

Jeder Cube findet in einem Gehäuse von

7 × 7 × 4 cm Platz. Die hot-swap-fähigen

Module lassen sich während des Betriebs

ein- und ausstecken. Wird ein neuer Sensor

in einen freien Steckplatz der Fluidik-Backplane

eingesteckt, meldet sich dieser automa-

tisch beim System an und stellt den anderen

Modulen seine Funktionen zur Verfügung.

Die Module werden über ein 7"-Touchdisplay

bedient, das im oberen Teil des Gehäuses

integriert ist. Dort sind auch alle elektronischen

Module zur Steuerung und Anbindung

an die technischen Prozesse enthalten. Die

Bedienung des Systems ist ebenfalls über

Wir liefern nicht nur

Spitzgussteile für Kunststoffgehäuse,

sondern wir bieten

zum Beispiel auch die komplette

Elektronik oder die passenden

Folientastaturen mit an.

Holger Ransiek,

Konstruktionsmitarbeiter,

Bopla Gehäuse Systeme GmbH

einen PC via USB-Kabel möglich, wodurch

zusätzliche Funktionen zur Programmierung

und Konfiguration zur Verfügung stehen.

Bürkert hat zusätzliche Analyse-Cubes

für weitere Messparameter des Online-Analyse-Systems

Typ 8905 entwickelt. Auch was

die elektronische Steuerung angeht, kann

das System aufgrund seines modularen

Designs bei Bedarf mit weiteren Funktionen

und Kommunikationsmöglichkeiten ergänzt

werden. Dank des Sondergehäuses von Bopla

sind den Erweiterungsmöglichkeiten der

Anwendung keine Grenzen gesetzt.

Fotos: Schmuckbild Fotolia, sonstige Bopla

www.bopla.de

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 47


KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Hoch hinaus

Belastbare Energieführung hält Lager- und

Kommissioniersystem zuverlässig in Bewegung

Platz ist in vielen Produktionsbetrieben Mangelware,

auch wenn es um die Kommissionierung geht. Gefragt

sind raumsparende Lösungen, z. B. zur Lagerung von

Kleinteilen, die nicht nur funktionell sind, sondern auch

kompakt. Wir stellen Ihnen ein Konzept vor, das sich

als autonomes System oder als integriertes Modul in

automatisierten Anwendungen betreiben lässt. Eine

wesentliche Rolle dabei spielen Energieketten, komplett

konfektioniert und belastbar in jeder Richtung.

Wohin mit Werkzeugen, Messgeräten, Bauteilen und den tausend

anderen Dingen, die ständig an den Montage- und Prüfarbeitsplätzen

gebraucht werden? SSI Schäfer, Lösungsanbieter für

intralogistische Produkte und Systeme mit Sitz im Siegerland, hat

eine Lösung parat: das Logimat-Konzept. Die Lagerlifte zum Kommissionieren

sind bis zu 24 m hoch, darin sind übereinander

Schubladen gestapelt, die sich motorgetrieben herausziehen und

nach unten fahren lassen. In wenigen Sekunden erscheint das Fach

mit dem gewünschten Teil in der Ausgabeluke. Somit lässt sich die

Raumhöhe bestmöglich ausnutzen und Fläche einsparen.

Bernd Müller, freier Journalist

aus Bonn im Auftrag der

U. I. Lapp GmbH, Stuttgart

2014 hat SSI Schäfer seinen Lagerlift Logimat einem Redesign

unterzogen. Denn aufgrund der großen Nachfrage sind die Stückzahlen

förmlich explodiert und das Unternehmen kam kaum noch

mit der Produktion hinterher. Und hier kam Lapp ins Spiel, einer

der Weltmarktführer für integrierte Verbindungslösungen.

Komplette Elektroinstallation als Kabelkonfektion

Seit 2018 liefert Lapp aus seinem Werk im tschechischen Otrokovice

Energieketten, die bereits alle Leitungen in der richtigen Länge sowie

Steckverbinder enthalten. Bei SSI Schäfer wird die Kette nur noch

eingehängt, die Steckverbinder geschlossen – fertig. Auch das Engineering

leistete Lapp. „Wir stellen die komplette Elektro installation

als Kabelkonfektion her und liefern eine Systemlösung mit großer

Variabilität für verschiedene Maschinenkonstruktionen“, sagt René

Sedlák, Geschäftsführer von Lapp in Tschechien und dort verantwortlich

für das Programm Ölflex Connect Chain.

In den Energieketten für Logimat stecken Ölflex-Servoleitungen

sowie Datenleitungen der Marke Unitronic – insgesamt fünf unterschiedliche

Leitungstypen, allesamt in der hochflexiblen Version

für bewegliche Anwendungen, die für millionenfache Wechselbiegezyklen

ausgelegt sind. Dabei bewältigt die Schleppkette im

größten Logimat-Turm mit 24 m Höhe eine Strecke von etwa 12 m

ohne Murren.

Weltweit im Einsatz

Eine wichtige Anforderung des Kunden ist die UL-Zertifizierung für

alle erforderlichen Komponenten. Die Logimat-Türme gehen in alle

Welt, auch nach Nordamerika, wo andere Normen und Standards

gelten. Der Hersteller von Kabeln und Verbindungslösungen verfolgt

die Strategie, möglichst viele seiner Komponenten für alle Märkte zu

zertifizieren. Das senkt die Komplexität und die Zahl der Teile, denn

es spielt für die Bestückung einer Anlage keine Rolle mehr, in welchem

Land sie betrieben wird. Gerade bei Schleppketten gibt es erhebliche

Unterschiede zwischen Europa und Nordamerika. So muss in einer

Schleppkette für den nordamerikanischen Markt jede Leitung in

einem separaten Fach liegen. Das soll die elektrostatische Aufladung

minimieren und das Entzünden von Bränden verhindern.

Unter dem Namen Ölflex Connect bündelt Lapp alle globalen

Aktivitäten der Konfektionierung inklusive Beratung. Eine Säule ist

Chain, das Angebot kompletter Energiekettensysteme. Das Unternehmen

hat dazu sein internationales Netzwerk für die Produktion

fertiger Verkabelungslösungen weiter ausgebaut. Der Standort

Otrokovice in Tschechien fertigt für ganz Europa Verbindungssysteme

von einfachen Lösungen bis hin zu kompletten Energieketten. Er ist

ein Baustein im internationalen Produktionsnetzwerk mit Werken

in Europa, Asien und den USA.

Bilder: U. I. Lapp GmbH

www.lappkabel.de

Komplette Energiekettensysteme

sorgen für einen

einwandfreien Betrieb

In den Logimat-Türmen sind übereinander Schubladen gestapelt,

die sich motorgetrieben herausziehen und nach unten fahren lassen

48 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Verriegelungsschalter schützt Mitarbeiter

Der Sicherheits-Verriegelungsschalter SLC (Safety Lock) mit Zuhaltung von Bernstein

bewirkt, dass Schutzgitter, Schutztüren und andere Abdeckungen geschlossen bleiben,

solange ein gefährlicher Zustand besteht. Bei ihm wurden die Funktionen auf die primären

Anforderungen reduziert. Mechanisch beanspruchte Bestandteile, zum Beispiel

der drehbare Kopf, sind aus Metall gefertigt. Das macht ihn robust und langlebig. Das

Gehäuse wiederum besteht aus Kunststoff und ist damit leicht und funktionell. Der

Schalter ist an seiner Vorderseite mit einer versiegelten Hilfsentriegelung ausgestattet,

die einmalig mit einem Inbusschlüssel oder Kreuzschraubendreher ausgelöst werden

kann. Damit kann die Zuhaltung bei ausgeschalteter Maschine für die Montage oder

Instandhaltung geöffnet werden. Ein schnelles Eingreifen bei Bedarf möglich machen

außerdem als Zubehör eine Notentsperrung zum sofortigen Öffnen von außen und

eine Fluchtentriegelung zum sofortigen Öffnen von innen.

bis

IP66

zertifiziert

www.bernstein.eu

Maschinendaten sammeln und aufbereiten

Mit dem Softwarebaustein mapp Report von B+R können automatisch PDF-Reports aus beliebigen

Maschinendaten erstellt werden. Diese lassen sich hinsichtlich enthaltener Daten, Format und

Design individuell konfigurieren, der Anwender

kann die Sprache und verwendete Einheiten

frei definieren. Der Softwarebaustein sammelt

sämtliche statistischen Maschinendaten sowie

Informationen aus anderen Mapp-Komponenten

und bereitet sie in Form von PDF-Reports auf.

Auswertungen können für unterschiedliche

Zielgruppen, beispielsweise Servicetechniker

oder Management, erstellt werden. Auch Bilder

und Tabellen lassen sich einbinden. Um vor

unerlaubten Zugriffen zu schützen, können

die Dateien mit einem Passwort verschlüsselt

werden. Die Reports lassen sich automatisiert

per E-Mail, zu einem definierten Zeitpunkt oder bei einem bestimmten Ereignis versenden. Darüber

hinaus können sie auf externen Speichermedien gesichert oder direkt an Netzwerk-Drucker

gesendet werden.

www.br-automation.com

Cloud-Lösung für

Risikobeurteilungen

Werden neue Maschinen oder Anlagen in

Betrieb genommen oder bestehende umgebaut,

ist eine CE-Kennzeichnung gemäß den sicherheitstechnischen

Mindestanforderungen der EG-Maschinenrichtlinie

erforderlich. Hierbei gilt es je nach Anwendungsbereich

die Maschinen- oder die Niederspannungsrichtlinie

anzuwenden. Die Maschinenrichtlinie fordert u. a. die

Erstellung einer Risikobeurteilung. Die Norm EN 12100:2010

beschäftigt sich mit allg. Gestaltungsleitsätzen einer Risikobeurteilung

unter Berücksichtigung verschiedener Tätigkeiten im

Umgang mit der Maschine. Die Liste der harmonisierten Normen für

die Niederspannungsrichtlinie beinhaltet für elektrische Betriebsmittel

keine Norm, die sich mit der Risikobeurteilung dieser Produkte beschäftigt.

Ce-Con, ein Unternehmen, das sich auf das Thema Maschinensicherheit spezialisiert hat, bietet

mit seiner Software Ce-Con Safety Anwendern eine vereinfachte Durchführung des Zertifizierungsverfahrens

zur CE-Kennzeichnung. Die Software lässt sich für unterschiedliche Produkttypen einsetzen

und eignet sich als Cloud-Lösung auch für die Zertifizierung für internationale Märkte. Sie

ist intuitiv bedienbar, bietet viele praktische Hilfen, hält die Daten auf dem aktuellen Stand und

kann von mehreren Usern gleichzeitig genutzt werden.

www.ce-con.de

Kabeldurchführung

Mit dem

Stecker durch

die Wand

Die teilbare Kabeldurchführung

KEL-U / KEL-ER für

Leitungen mit Stecker.

Garantieerhalt

konfektionierter Leitungen

schnelle Montage

hohe Packungsdichte

Zugentlastung gemäß

DIN EN 62444

bis

IP66

zertifiziert

www.icotek.com

UL TYPE

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KOMPONENTEN UND SOFTWARE

App-Store: Komplettlösung für

OPC-UA-Anwendungen

Mit Softing’s datafeed OPC Suite verfügt Buxbaum Automation

GmbH, Eisenstadt über eine Komplettlösung für OPC/OPC UA-

Kommunikation und IoT Cloud-Umgebungen. Sie ermöglicht

den Zugriff auf Prozess- und

Diagnosedaten in Steuerungen

führender Hersteller. Neben

der Einbindung herkömmlicher

OPC-Classic-Anwendungen in

moderne Industrie-4.0-OPC-

UA-Lösungen ist auch ein

MQTT- und Rest-Gateway für

die Integration von Produktionsdaten

in IoT-Cloud- oder

Big Data-Lösungen wie etwa

Microsoft Azure IoT und IBM

Watson IoT möglich. OPC/OPC

UA ist mittlerweile der Standard

für den sicheren und

zuverlässigen Datenaustausch

in der industriellen Automatisierung

und darüber hinaus. Er stellt den lückenlosen Informationsfluss

zwischen den Geräten verschiedener Hersteller sicher.

Geschäftsführer Dietmar Buxbaum (Foto) von Buxbaum Automation:

„Wir möchten dieses einzigartige Softwareprodukt auch

in anderen Branchen lancieren. Auf der Suche nach neuen

Vertriebswegen sind wir auf SloopTools gestoßen. Uns hat das

Konzept eines „Add-on / App – Store für Industriesoftware“

sofort überzeugt und bieten dort ab sofort die datafeed OPC

Suite als Gesamtpaket und auch in einzelnen Komponenten

und Erweiterungen an.“

Rundum-sorglos-Paket für

Geschäftskunden

Conrad Business Supplies adressiert mit seinem Rundum-sorglos-

Paket für Geschäftskunden die Bedürfnisse und Anforderungen

der Business-to-Business-Einkäufer (B2B), kleiner und mittlerer

Unternehmen (SME) sowie der Großunternehmen, welche nicht

nur Lieferanten mit den geeigneten Produkten und Dienstleistungen

suchen, sondern auch an ständig weiteren Einsparmöglichkeiten

interessiert sind. Das Rundum-sorglos-Paket mit dem

Namen BusinessPlus+ wird für 33,57 EUR netto pro Jahr angeboten

und umfasst zahlreiche Angebote und Vorteile, von denen B2B-

Einkäufer besonders profitieren können. Paket wird auf eine

Kundennummer gebucht, über die alle Bestellungen kostenfrei

durchgeführt werden. Die Vorteile sind auf bis zu fünf Ansprechpartner

eines Unternehmens übertragbar. Für Lieferungen im

Rahmen des Pakets gelten nicht nur auf ein 30 Tage erhöhtes

Zahlungsziel, sondern auch eine 30 Tage lange kostenlose Rücksendung

sowie eine Langzeit-Garantie von 36 Monaten auf alle

Artikel. Die Langzeit-Garantie springt ein, wenn trotz sachgemäßer

Anwendung bei den erworbenen Produkten Qualitätsmängel

auftreten.

www.conrad.biz

www.myautomation.at

Ein Sockel für alle Schranksysteme

Das Sockel-System VX von Rittal ist abgestimmt auf das Großschranksystem

VX25 – und zugleich voll kompatibel zu den bisherigen

Schranksystemen

TS, TS IT, SE,

CM, PC, IW, TP und

TE. Es vereint alle

Funktionen des Flex-

Block und des TS-

Sockels und ersetzt

diese zukünftig. Es

bietet in Kombination

mit seinem

Zubehör sowie seiner

Kompatibilität zum

Schrankzubehör

viele Möglichkeiten in Aufstellung, Transport, Kabelführung,

Kabelfixierung und Sockel-Ausbau. Innerhalb des Sockels ist

das 25-mm-Maßraster durchgängig eingehalten. Ausbauteile des

Schaltschranks, etwa Chassis und Schienen, lassen sich dadurch

auch im Sockel verwenden. So können im Sockel neben der

Montage von Anreihlaschen und Kabelabfangschienen auch

geführte Kabel über System-Chassis einfach abgefangen und

fixiert werden. Das Sockel-System besteht aus stabilen Eckstücken

mit Blenden, vorne und hinten sowie seitlichen Blenden und

steht in 100 bzw. 200 mm Höhe zur Verfügung.

www.rittal.de

E-Kette gegen Stillstand bei

Tiefsttemperaturen

Um ein Festfrieren und dadurch die Blockade von Energiezuführungen

z. B. an Schrägaufzügen zu vermeiden, hat igus die

Ice-Chain entwickelt. Mit angespritzten punktuellen Auflageflächen

wird das Vereisungspotenzial an dieser E-Kette deutlich

verringert. Im Außenradius

wurden je zwei

punktuelle Noppen pro

Kettenglied an die Stege

der E-Kette gespritzt.

Dadurch werden die

Auflageflächen und somit

die Gefahr des Festfrierens

reduziert. Die im Spritzgussverfahren

an den

Stegen applizierten

Noppen optimieren

das Klimaverhalten der

E-Kette, ohne ihre Stabilität und Haltekraft zu mindern. Das

rechteckige Anschlagsystem, das die einwirkenden Kräfte

gleichmäßig verteilt, und die Bolzen-Bohrungsverbindung in

den Seitenteilen sorgen für eine hohe mechanische Belastbarkeit,

auch bei großen Nutzlasten. Da die Noppen nur eine Höhe

von 1,8 mm haben, ist die Einbauhöhe nur unwesentlich größer.

Die Ice-Chain kann daher auch bei engen Bauräumen eingesetzt

werden.

www.igus.de

50 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


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KOMPONENTEN UND SOFTWARE

Schnellere, ergonomische E-CAD-Lösung

Die Suite X ist die nächste Generation der E-CAD-Lösung von

WSCAD für gewerkeübergreifendes Arbeiten in der Elektrotechnik,

im Schaltschrankbau oder in der Verfahrens- und Fluidtechnik,

Gebäudeautomation und Elektroinstallation. Sie ist

schneller als ihre Vorgängerversionen und hat eine neu gestaltete,

ergonomische Benutzeroberfläche. Die AR-App für Augmented

Reality im Schaltschrank wurde um die aktive Verdrahtung per

Tablet oder Smartphone erweitert. Zum Standard wurde die

Software-Lizenzierung: Sie ermöglicht eine bedarfsorientierte

Nutzung der modularen, skalierbaren Electrical Engineering-

Lösung. Wer neue Funktionen oder mehr Arbeitsplätze benötigt,

aktiviert online den zugeschickten Produkt-Key und kann die

Erweiterung sofort verwenden.

Neue Schnittstellen für einen

bidirektionalen Datenaustausch

mit anderen Herstellern sind

M-Print Pro von Weidmüller für

Beschriftungstexte oder Clip

Project Planning von Phoenix

zum Editieren von Klemmleisten.

www.wscad.com

Feinblechsparte erweitert Gehäuselösungen

Lohmeier Schaltschrank-

Systeme hat zur Ausweitung

des Produkt- und Leistungsspektrums

vom Schaltschrankbau

bis zu Maschinen-

und Schutzverkleidungen

ein neues

Unternehmen gegründet. LFS Technology (Lohmeier Feinblechund

Schaltschranksysteme) entwickelt umfassende Gehäuselösungen

für alle Industriebereiche. Mit den Produkten der Marke

Lohmeier deckt das Unternehmen das komplette Spektrum der

Gehäusewelt ab. Neben Standardausführungen werden die

Schaltschränke, Verteiler- und Klemmenkästen aus Stahlblech,

Edelstahl und Polyester auch kundenspezifisch vorkonfektioniert

mit den gewünschten Ausbrüchen und Montagevorrichtungen

geliefert. Darüber hinaus wurde mit der Feinblechsparte ein

zweites Geschäftsfeld erschlossen, das den Bereich der Maschinenund

Schutzverkleidungen beinhaltet. Damit liefert das Unternehmen

individuelle Komplettlösungen zum Schutz von Maschinen,

Schalt- und Steuertechnik.

www.lfs-technology.de

Auszeichung für Steckverbinder mit schmutzabweisenden Faserendflächen

Der Lichtwellenleitersteckverbinder mit Lotus-Effekt von Rosenberger

OSI ist mit dem Platin-Level-Award des Cabling Installation

+ Maintenance Innovators Awards Programms ausgezeichnet

worden. Dieser Steckverbinder hat schmutzabweisende Faserendflächen,

die sowohl hydrophobe wie oleophobe Eigenschaften aufweisen.

Das Anhaften jeglicher Kontamination auf der Glasfaserendfläche

wird damit ausgeschlossen. Dies wird möglich durch

eine Beschichtung unter Niederdruckplasma-Bedingungen. Dadurch

entsteht eine antistatische Wirkung, durch die das Anhaften

von Partikeln auf der Oberfläche verhindert wird. Mit diesem

Lotus-Effekt reduziert sich die Installationszeit, da die Reinigung

der Steckkontakte entfällt. Zudem wird die Ausfallsicherheit

erhöht, da Anhaftung von Schmutz oder Partikeln im Strahlengang

verhindert wird. Das Produkt wurde im Rahmen eines

Forschungsprojekts in Kooperation mit dem Photonik Zentrum

Kaiserslautern (PZKL) entwickelt.

www.rosenberger.com

Filtermatten bieten Sicherheit vor

Überhitzung und Bränden

Das Unternehmen Pfannenberg bietet mit eigens hergestellten

und patentierten Filtermatten einen zuverlässigen Schutz für

sensible Schaltschrankelektronik. Standardmäßig setzt der

Hersteller G4-klassifizierte Filtermedien ein. Die Faltenfiltermatten

bieten durch die patentierte fächerförmige Struktur eine

stark vergrößerte Filter-oberfläche, wodurch hohe Luftmengen

und eine erhöhte Wider-standsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und

Strahlwasser erreicht werden. Im

Vergleich zu Vliesfiltermatten

erlauben sie eine bis um 300 % verlängerte

Standzeit der Filterlüfter.

Die nach Schutzart IP55 klassifizierten

Filtermatten eignen sich

besonders für anspruchsvolle

Indoor- und Outdoor-Einsätze.

Durch den geschlossenen Rahmen

kann die Luft nicht ungefiltert in

das Schaltschrankinnere eindringen.

Spezielle Regenhaube ermöglichen

sogar die Schutzart IP56.

www.pfannenberg.com

Schutz vor Kurzschluss und

Rückspeiseenergien

Redundanzmodule zur Entkopplung von parallel geschalteten

Schaltnetzgeräten bietet Weidmüller mit der Reihe Pro RM an.

Bei Schaltnetzteilen kann es vorkommen, dass bei einer direkten

Parallelschaltung mehrerer Sekundärkreise eine wechselseitige

Beeinflussung auftritt, die zur Zerstörung der Geräte führen kann.

Dies lässt sich mit den Redundanzmodulen verhindern. Sie werden

zwischen die Ausgänge der Netzteile und die zu versorgende

Anlage geschaltet. Die Stromversorgungen sind damit entkoppelt

und ein Kurzschluss hat keinen Einfluss mehr auf die Last. Zudem

bieten sie Schutz vor Rückspeisenergien. Die Module eignen sich

sowohl für den Redundanzbetrieb zur Versorgung kritischer

Verbraucher als auch zur Leistungserhöhung.

Die Reihe besteht

aus den Modellen Pro RM 10 für

Eingangsströme von bis zu 2 × 12 A

und einem Dauerausgangstrom

von bis zu 24 A, Pro RM 20 mit bis

zu 2 × 24 A (in) und 48 A (out) und

dem Pro RM 40 mit bis zu 2 × 48 A

(in) und 96 A (out).

www.weidmueller.com

52 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Bildverarbeitung, optische Messtechnik und Inspektion

Bilder: Fotolia, SVS-Vistek

www.engineering-news.net

Vision-App-basierte

Sensoren in der Praxis

Maschinelle

Bildanalyse mit

Deep Learning

Materialoberflächen

unter der Lupe

Lichtschnittsensoren

in der Automation

Licht im IoT-Zeitalter

Starkes Team

Der Four-Thirds-Objektiv-Standard stellt auch im

industriellen Umfeld seine Leistungsfähigkeit unter Beweis


EDITORIAL

Zeit für neue VISION(en)

Die deutsche Bildverarbeitungsindustrie hat mit einen Umsatz von

2,6 Mrd. EUR auch im Jahr 2017 wieder ihren eigenen Rekord gebrochen.

Innerhalb von zehn Jahren hat sich damit der Umsatz der Branche verdoppelt.

Und auch für das laufende Jahr erwarten Branchenexperten eine Fortsetzung

des Booms. Gründe liegen vor allem darin, dass die deutschen Unternehmen

vom Zusammenwachsen zweier Welten profitieren: der Bildverarbeitung und

der industriellen Automatisierung. Hinzu kommt die Eroberung ganz neuer

Branchen, in denen vor einigen Jahren optische Systeme keine Rolle spielten.

Wenn am 6. November 2018 die diesjährige Weltleitmesse VISION in Stuttgart

ihr Tore öffnet, werden wir die Dynamik der Bildverarbeitung deutlich spüren

können. Zahlreiche Technologien, wie Embedded Vision, haben sich weiterentwickelt,

neue Schnittstellen, Protokolle und Standards haben sich etabliert und

neue Unternehmen sind seit der vergangenen Veranstaltung entstanden – durch

Start-ups oder Zukäufe. Was Sie auf der VISION erwartet, erzählen wir Ihnen

schon einmal auf den nächsten Seiten. Aber kommen Sie nach Stuttgart und

überzeugen sich selbst: Es ist Zeit für neue VISION(en)!

Dirk Schaar

d.schaar@vfmz.de

Das sollten Sie nicht verpassen...

Seit vielen Jahren bringt das Redaktionsteam INDUSTRIELLE AUTOMATION

die Messe VISION ins Web – auch in diesem Jahr. Verpassen Sie also keine News,

Trends und Fachinformationen rund um die wichtigste Weltleitmesse der Bildverarbeitung.

Wir sind für Sie wieder drei Tage in Stuttgart unterwegs und

berichten life aus der Messehalle. Folgen Sie uns unter: www.vision-to-web.de z

17%

Zahl des Monats

Umsatzplus für die deutsche

Bildverarbeitung im Jahr 2017

English Corner:

Laser triangulation – getting from point to line

Optical measurement techniques play an essential role in the increasing automation of

manufacturing and inspection processes. Most modern laser triangulation technology

is responsible for fast, high precision and reliable measurements of manufactured components

and their measuring points. Measurement data is generally available in real

time and so can be used to automatically correct and control the production process.

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54 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


IM FOKUS

Bildverarbeitung

Alles smart – oder was?

Smart zu sein, liegt im Trend: smartphone, smart solution, smart technology, smart

home, smart democracy, smart grid, smart living, smart friends, smart services,

smart village, smart car: Ja sogar smart water gibt es! Wie bitte? Ich gehöre noch zu

der Generation, deren erster und damaliger einziger Berührungspunkt mit dem

Wort „smart“ die Smarties waren. Doch Scherz beiseite. Auch wenn man die

Wort-Liste noch lange fortsetzen könnte, nicht alles, was rein verbal smart daherkommt,

ist auch wirklich smart.

Eine rühmliche Ausnahme bildet schon heute, wie auch perspektivisch, die smart

factory: Fertigungsanlagen und Logistikeinrichtungen, die sich ohne menschliche

Eingriffe weitgehend selbst organisieren. Da geht schon heute Einiges! Und die

Bildverarbeitung spielt eine zentrale Rolle darin. Ist sie doch die Technologie, die

in der smart factory den produzierten Teilen eine Vielzahl wichtiger Daten „ablesen“

kann. Produktdaten, die in deren visuellen Aussehensdaten enthalten sind:

Farben, Größen, Maße, Oberflächeneigenschaften, Anzahlen, Codes, Zeichen,

Temperaturen, chemischen Eigenschaften, … Alles Merkmale, die für die Zuordnung,

Unterscheidung und Bewertung der Produkte im Herstellungsprozess

wichtig sind. Diese Daten werden berührungslos und wenn

nötig auch aus größerer Entfernung ermittelt. Gleichzeitig

sind Bildverarbeitungsrechner bestens mit Informationsund

Automatisierungsinfrastruktur im IIoT vernetzt.

So lassen sich mit Bildverarbeitung umfassendste

Fertigungsinformationen generieren und auswerten.

Stichwort Big Data: Da kann die Bildverarbeitung

wahrlich glänzen. Bei zweistelligen Mega-Pixel-

Zahlen der Kameras sind höchst detailreiche Produktinformationen

verfügbar. So ist es nicht verwunderlich,

dass Deep Learning – also eine höchst smarte Technologie

- in Verbindung mit Bildverarbeitung gerade

eine Hochkonjunktur erlebt.

Und selbst die einzelnen Komponenten der Bildverarbeitungssysteme

bringen heute eine Menge an Smartness

mit: smarte Algorithmen, smarte Beleuchtungen,

smarte Kameras. Smarte Bildverarbeitung in der

smart factory. Smart Quadrat sozusagen.

Smart grüßt Ihr Ingmar Jahr, der gespannt ist,

welche deutsche Übersetzung des Wortes

„smart“ Sie mir dabei unterschieben. Schauen

Sie mal bei LEO nach, es lohnt sich!

Ihr Ingmar Jahr

Dipl.-Ing. Ingmar Jahr,

Manager Training & Support

bei der evotron GmbH in Suhl

Was „sehende Maschinen“ zum Alltag beitragen

Eine Multimedia-Reportage des VDMA über die industrielle Bildverarbeitung mit

dem Titel „Sehende Maschinen“ ist auf der Seite www.mensch-maschine-fortschritt.de

abrufbar. Sie zeigt, was die Bildverarbeitung zu vielen Bereichen des täglichen Lebens

beiträgt und wie sehende Maschinen das Leben in naher Zukunft immer stärker beeinflussen

wird. Für das laufende Jahr erwartet der Verband für die deutsche Bildverarbeitungsindustrie

eine erneute Steigerung des Umsatzes um 7 % auf 2,8 Mrd. EUR.

„Sehende Maschinen“ ist die zwölfte Reportage im Rahmen des Projekts „Mensch

Maschine Fortschritt“, das der Verband VDMA anlässlich seines 125-jährigen Bestehens

im vergangenen Jahr startete. Die Reportagen beleuchten wichtige aktuelle

Themen, dabei zeigen sie Lösungen auf, die der Maschinenbau dafür liefert.

www.vdma.org/vision

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IM FOKUS

Branchenerfolg beschert VISION 2018 Rekordzahlen

Die deutsche Bildverarbeitungsindustrie

hat 2017 einen Rekordumsatz von

2,6 Mrd. EUR erzielt – ein Plus von

17 % im Vergleich zum Vorjahr. Innerhalb

von zehn Jahren hat sich damit

der Umsatz der Branche verdoppelt. Gründe für den Boom sind

nicht nur der zunehmende Einsatz von Bildverarbeitungstechnologie

in den klassischen Industriezweigen, sondern dass auch

ganz neue Branchen erschlossen werden. Diese Entwicklung spürt

auch die Messe Stuttgart als Veranstalter der Weltleitmesse für

Bildverarbeitung, VISION. Das Branchenevent expandiert seit

Jahren kontinuierlich und bricht auch in diesem Jahr wieder die

Rekorde des vorangegangenen Events hinsichtlich Ausstellungsfläche

und Anzahl der Aussteller. „Ob Verkehrsleitsysteme, autonomes

Fahren, Mülltrennung und Recycling oder Gesundheitsvorsorge

– Bildverarbeitung macht’s möglich. Embedded Vision

in Kombination mit Deep Learning setzt weitere Wachstumsimpulse“,

so Dr. Olaf Munkelt, Managing Director bei der MVTec

Software GmbH.

Zu den Kernthemen der Messe zählen sämtliche Entwicklungen

von applikationsspezifischen Bildverarbeitungssystemen, Kameras,

Bildverarbeitungssensoren,

Beleuchtungen, Laser,

Optiken, Filter, Kameras,

Infrarot, Frame Grabber,

Software, Prozessoren sowie

Messgeräte für die

industrielle Bildverarbeitung

und vieles andere

mehr. Weitere Wachstumsimpulse

setzt Embedded

Vision in Kombination mit Deep Learning. Objektive werden

erneut ein Kernthema der Leitmesse sein. Trends zu größeren

Sensoren, kleineren Pixelgrößen und höheren Auflösungen bei

Industriekameras haben direkte Auswirkungen auf die Objektive.

Um Objektive robuster zu machen haben viele Hersteller ihre

Produkte überarbeitet, zum Beispiel Fujifilm mit seiner „Anti

Shock+Vibration“-Technologie, bei der die Linsenelemente im

Objektiv mit einer elastischen Fixierung befestigt werden. Auswirkungen

auf die Entwicklung von Objektiven haben auch

erweiterte Wellenlängenbereiche. Zudem steigt die Nachfrage

nach immer spezielleren Objektiventwicklungen. Für eine

schnelle Fokussierung auf wechselnde Arbeitsabstände, etwa um

die automatisierte Qualitätskontrolle zu beschleunigen, können

Flüssiglinsen eingesetzt werden. Diese Technologie führen u. a.

Edmund Optics, Optotune und Sill Optics vor. Interessenten

werden viele Highlights entdecken, die das komplette Spektrum

der Bildverarbeitungstechnologie abbilden. Bestandteil der Messe

sind auch 2018 die „Industrial VISION Days“, das weltweit größte

Vortragsforum für Bildverarbeitung, die „Integration Area“, die

Sonderschau zu den „International Machine Vision Standards“

unter Federführung der EMVA, sowie der IPC4Vision-Stand, auf

dem das Thema Industrie-PCs (IPCs) bespielt wird. Die Messe

findet vom 6. bis 8. November 2018 in Stuttgart statt.

www.messe-stuttgart.de

Im Fokus der VISION stehen die

Trendthemen der Branche wie

Embedded Vision, Hyperspectral

Imaging und Deep Learning. Hinzu

kommen die etablierten Themen

rund um intelligente Kameras,

Bildverarbeitungssensoren, Beleuchtungen,

Objektive, Infrarot,

Software und vieles mehr. Branchenexperten

und Fachbesucher, die

bisher noch wenige Berührungspunkte

mit Bildverarbeitung

hatten, haben so die Chance,

sich von Beispielen aus der

Praxis inspirieren zu lassen

und mit Spezialisten über

ihre Anforderungen zu

diskutieren.“

Florian Niethammer,

Projektleiter der VISION,

Messe Stuttgart

IDS und MVTec feiern

20 Jahre Kooperation

Im Juli 2018 besteht die Vertriebskooperation

zwischen dem Industriekamerahersteller

IDS Imaging

Development Systems GmbH und dem

Softwarehersteller für industrielle

Bildverarbeitung, MVTec Software

GmbH, seit 20 Jahren. Beide Unternehmen

gehören zu den jeweiligen

Branchenführern und es herrschen

beste Voraussetzungen dafür, die

Erfolgsgeschichte der Technologieführer

fortzuschreiben: Die deutsche

Bildverarbeitungsindustrie wächst

rasant. „Unsere Industrie- und 3D-

Kameras ergänzen sich nahtlos

mit der Software von MVTec.", erklärt

Jürgen Hartmann, Gründer und

Eigentümer der IDS GmbH.

www.ids-imaging.de

56 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


IM FOKUS

Technik-Studenten auf der Vision

Vision+Control, Spezialist für industrielle Bildverarbeitung in Suhl,

lädt 60 Studierende der TU Ilmenau und ausgewählte Schüler zu

einer Exkursion zur Messe Vision in Stuttgart ein. An zwei Tagen

sollen die Nachwuchs-Techniker die industrielle Bildverarbeitung

mit ihren Möglichkeiten und Herausforderungen und die Internationalität

des Marktes

kennenlernen. Das Unternehmen

arbeitet seit

mehreren Jahren mit den

regionalen Forschungsund

Bildungseinrichtungen

zusammen. Vor vier

Jahren gründete es gemeinsam

mit Industriepartnern

eine Stiftungsprofessur

Industrielle

Bildverarbeitung“ an der

Fakultät Maschinenbau

der TU Ilmenau. Dazu bietet es Praktikumsstellen sowie die Möglichkeit

zu Facharbeiten bis hin zur praxisbezogenen Unterstützung

von Promotionen an. Das Unternehmen sieht in der Einladung von

Studenten- und Schülergruppen

zur Vision eine „Investition in

Human Ressources.“ Nach dem

letzten Besuch hätten sich mehrere

Praktika und Facharbeiten

ergeben.

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Stemmer Imaging weitet Marktanteil

in Frankreich aus

Die Stemmer Imaging AG setzt nach dem erfolgreichen Börsengang

ihre Wachstumsstrategie weiter konsequent um. Im

Rahmen eines Share Deals hat die 100-%ige Tochtergesellschaft

Stemmer Imaging S.A.S. 100 % der Anteile an der französischen

Elvitec S.A.S. übernommen. Das Unternehmen ist

ein etablierter Anbieter von Kameralösungen für den industriellen

Bereich. Durch die Akquisition rechnet der Vorstand

der AG mit einem voraussichtlichen zusätzlichen Umsatzbeitrag

von etwa 9 Mio. EUR. Die Gesellschaft wurde vom 01. Juli

2018 an rückwirkend konsolidiert. „Frankreich ist ein spannender

und vital wachsender Markt für Automationslösungen

und Robotik. Dass es uns erneut gelungen ist, ein passendes

Akquisitionsziel zu finden, freut uns sehr“, sagt Lars Böhrnsen,

Finanzvorstand der Stemmer Imaging AG.

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Seminar zu 3D-Messtechnik für Qualitätssicherung

Die Fraunhofer-Allianz Vision veranstaltet am 21. und 22. November

das Seminar „Optische 3D-Messtechnik für die Qualitätssicherung

in der Produktion“ in ihrem Entwicklungszentrum Röntgentechnik

EZRT in Fürth. Die Teilnehmer erhalten u. a. einen Überblick

über Grundlagen und gängige Verfahren der optischen 3D-

Messtechnik. Im Anschluss daran werden mit Praxisberichten

ausgewählte Anwendungen in der Qualitätssicherung vorgestellt,

und es wird ein Überblick über Normen und Richtlinien im Bereich

der 3D-Messtechnik gegeben. Anmeldung unter vision@fraunhofer.de

oder unter www.shop.vision.fraunhofer.de.

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 57


Von der

Leine gelassen

Vorteile drahtloser Kommunikation und sinnvolle

Einsatzmöglichkeiten in der industriellen Bildverarbeitung

Drahtlose Kommunikation ist

im Consumer-Umfeld bereits

Standard, in der industriellen

Bildverarbeitung dagegen noch

eine eher unübliche Technologie.

WLAN haben im zeitlichen

Verhalten und in Bezug auf die

Übertragungsstabilität so ihre

Tücken. Ist das Netzwerk damit

völlig ungeeignet für die

industrielle Bildverarbeitung?

Drahtlose Netzwerke auf Basis von Wireless

Local Area Network (WLAN) nach

IEEE 802.11 stellen das Transportmedium

von Ethernet durch die Luft dar. Verglichen

mit der kabelgebundenen Ethernet-Übertragung

zeigen sich Einschränkungen der

Funk-Technologie im industriellen Umfeld.

So sind trotz der aktuellen Standards

WLAN-N bzw. WLAN-AC Angaben zu möglichen

Datenraten von fast 7 Gbit/s nur

graue Theorie, da sie stark von den eingesetzten

Geräten und deren Umgebung abhängig

sind. Das beeinflusst zudem die

Übertragungsreichweite negativ. Kein wirklicher

Vergleich zu den stabilen Übertragungsraten,

die mit einem Ethernet-Kabel

erreichbar sind. Aufgrund erhöhter Störanfälligkeit

des nichtdeterministischen

Funk-Mediums ist darüber hinaus auch mit

Datenverlust und unkalkulierbaren

Latenzzeiten zu rechnen.

Anwendungen mit hartem Echtzeitbedarf

sind mit kabelloser

Kommunikation eher nicht realisierbar.

Stellt die Industrie hier zu

hohe Anforderungen oder ist sie im

Vergleich zur Consumer-Branche nur

vorsichtiger in der Umsetzung neuer

Technologien?

Der Grund für den WLAN-Erfolg im Consumer-Umfeld

liegt in der Mobilität der

kabellosen Technologie. Welcher Anwender

möchte schon meterweise Kabel und

unzählige LAN-Dosen in allen Ecken des

Hauses installieren, um all seine im Gebrauch

befindlichen LAN-Geräte zu vernetzen.

Im WLAN-Sendebereich finden beliebig

viele Geräte Zugang zum Netzwerk, bei

freier Positionierung. Einmal autorisiert

wechseln die Geräte die Sendebereiche

völlig selbstständig. Benutzerfreundlichkeit,

Simplizität, unterstützende Assistenten,

Hochsprachen – all diese Komfortmerkmale

bedeuten ein fache Bedienung, unkomplizierte

Einrichtung, weniger Wartungsaufwand,

geringere Notwendigkeit für Fachkenntnisse

und letztendlich Zeit- und

Kostenersparnis für Systemintegratoren

und Anwender. Das sind auch für das

industrielle Umfeld entscheidende Vorteile.

Weiterentwickeltes Gerätekonzept

Mit den neuen Vision App-basierten Geräten

der IDS NXT Serie bietet IDS bereits eine

flexible Plattform, die unzählige Anwendungsmöglichkeiten

eröffnet und damit die

Durch eine interne Antenne behält der Vision

App-basierte Sensor IP65-Schutzklasse und

unterstützt damit Funkverbindungen

im Nahbereich

Industrie 4.0 und das IoT unterstützt, neue

Wege zu gehen. Durch einfache Bedienbarkeit

und den Einsatz von Apps sind diese

enorm wandlungsfähigen Geräte zudem

schnell konfiguriert und in Betrieb genommen.

Anders als klassische Industriekameras

können sie Zustände oder Merkmale ihrer

Umgebung selbst auswerten und nur wenige,

aber anwendungsrelevante Daten als Ergebnisse

an PCs oder Prozesssteuerungen übermitteln.

Damit sind IDS NXT Geräte bereits

auch für Anwendungsfälle geeignet, in denen

Maschinen weitest gehend autonom arbeiten

und nur gelegentlich Ergebnis- oder Statusdaten

melden müssen. Der Einsatz drahtloser

Kommunikationskanäle in Geräten der IDS

NXT Serie ist somit eine logische Weiterentwicklung

des Konzepts.

Mit einem zusätzlichen Funkmodul ausgestattet

stellt die Konzeptstudie „IDS NXT

Heiko Seitz ist Technischer Redakteur bei der IDS

Imaging Development Systems GmbH in Obersulm

58 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


vegas WiFi“ parallel zum IP65-geschützten

LAN Anschluss die WLAN-Frequenzen

2,4 GHz und 5 GHz nach IEEE802.11 sowie

Bluetooth für die Übertragung zur Verfügung.

Durch eine interne Antenne behält

der Vision App-basierte Sensor (im selben

Raum mit Sichtverbindung) weiterhin die

IP65-Schutzklasse und unterstützt damit

Funkverbindungen im Nahbereich. Eine

zweite Variante der Konzeptstudie mit zertifizierter

Außenantenne verleiht der Kamera

hingegen eine Funkreichweite, wie sie üblicherweise

auch andere WLAN-Geräte besitzen.

Eine Stromversorgung vorausgesetzt,

kann der IDS NXT vegas WiFi überall dort

Bilder verarbeiten und Ergebnisse übermitteln,

wo eine Netzwerkinfrastruktur fehlt.

Da das integrierte WLAN Modul sowohl

Netzwerk-Client als auch Access Point sein

kann, ist auch der direkte Zugriff über Mobilgeräte

unabhängig von einem lokalen

Netzwerk möglich. Das vereinfacht die Ersteinrichtung,

Konfiguration und Wartung

der Geräte, da diese an jedem beliebigen

Ort über die Mobile-App an einem Tablet

erfolgen kann. Auch ein Solar- beziehungsweise

gepufferter Akku-Betrieb ist mit einer

Betriebsleistung von ca. 5 Watt realisierbar

und ermöglicht den Geräten den vollständig

kabellosen und somit mobilen Einsatz über

mehrere Stunden.

Einsetzbar von der Robotik bis hin

zum fahrerlosen Transportsystem

Von den Möglichkeiten einer drahtlosen

Kommunikation mit dem Bildverarbeitungsgerät

profitieren generell alle mobilen

Anwendungen, die „weichen“ und „festen“

Echtzeitanforderungen genügen und lediglich

geringe Datenvolumen austauschen. In

der Fabrik der Zukunft gehören Prozessoptimierung

und Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität

bei gleichzeitig sinkenden

Kosten zu den wichtigsten Anforderungen.

Robotik-Anwendungen, deren Arbeitsraum

mit am Roboterarm befestigten Kameras

visuell erfasst und per Bildverarbeitung

ausgewertet werden, erzielen eine

höhere Zuverlässigkeit und Genauigkeit.

Die kabelgebundene Weiterleitung von

Kamerabildern an eine entfernte Auswerteeinheit

kann die Beweglichkeit eines Roboterarms

jedoch stark einschränken. Die

„on-camera“-Bildverarbeitung mit drahtloser

Ergebnisübertragung der IDS NXT vegas

WiFi Plattform ermöglicht eine höhere Einsatzflexibilität

bei gleichzeitiger Vereinfachung

und Kostensenkung der Infrastruktur

des Kabelnetzwerks. Auch fahrerlose

Transportsysteme (FTS) sind auf eine weitgehend

autonome Arbeitsweise angewiesen.

Kabelverbindungen zum FTS gibt es nicht.

Steuerkommandos in Form von Zahlencodes

entlang der Fahrwege oder an Weggabelungen

können von einem IDS NXT

vegas WiFi direkt optisch ausgewertet und

über die drahtlose Kommunikation an eine

zentrale Hauptsteuerung der FTS weitergegeben

werden. Fehler und Statusmeldungen

eines FTS sind von überall empfangbar

und zusätzlich steht ein mobiler Servicezugang

zur smarten Kamera zur Verfügung.

Während der Entwicklung und Einrichtung

der IDS NXT Vision Apps können die drahtlos

kommunizierenden WiFi-Geräte auf ein

LAN verzichten. Der integrierte WLAN Access

Point gestattet mobilen Zugriff auf alle

Gerätefunktionen ohne zusätzliche Peripherie

aufbauen zu müssen.

Funknetzwerke über WLAN oder Bluetooth-Technologie

sind durchaus störanfälliger,

weniger stabil oder auch langsamer

als LAN. Ihre mobilen Eigenschaften ermöglichen

aber Bildverarbeitung an Orten

zu betreiben, wo Kabelnetzwerke und Stromanschlüsse

nicht verfügbar oder unmöglich

sind. Dazu gewinnt der Anwender mehr

Komfort in der Einrichtung, Bedienung und

Wartung seiner Geräte.

Bilder: Aufmacher Fotolia, sonstiges IDS

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Starkes Team

Consumer-Markt und Industrie: Die Vorteile des Micro-Four-Third-Standards nutzen

Der bewährte Micro-Four-Thirds-Objektivstandard ist

primär aus dem Consumer-Markt bekannt. Nun haben

Bildverarbeitungsspezialisten eine neue Kameraserie

entwickelt. Sie setzen auf den Four-Thirds-Objektiv-

Standard auf und stellen dessen volle Leistungsfähigkeit

im industriellen Einsatz unter Beweis.

Consumer-Produkte im rauen Industrieeinsatz? Manch einer

mag bei dieser Vorstellung kopfschüttelnd abwinken, doch viele

Entwicklungen aus diesem Umfeld sind deutlich besser als ihr Ruf.

Ein solches Beispiel stellt der Objektivstandard Micro-Four-Thirds

(MFT) dar, den SVS-Vistek bereits im Jahr 2012 in die damaligen

Kameramodule ihrer Evo Tracer-Reihe integrierte und diese zur

Messe Vision 2012 erstmals vorstellte. Die Grundidee, Industriekameras

mit einem MFT-Objektiv zu kombinieren, hat sich bewährt.

Jetzt setzen die Seefelder diese Technologie in zwei neuen Modellen

ihrer aktuellen Kameralinie Exo Tracer ein: Die auf Sony IMX-Sensoren

basierenden Exo304 TR mit 12 MP und die Exo183 TR mit 20 MP

Auflösung sind bereits mit MFT-Anschluss verfügbar, und weitere

Modelle dieser Reihe werden in Kürze noch folgen. Die Sony-Sensoren

zählen mit 72 dB Dynamic Range zum Feinsten, was in der Welt der

Industriekameras derzeit lieferbar ist.

Zoom, Fokus & Iris aus der Kamera heraus ansteuern

Ursprünglich wurde der Micro Four Thirds-Standard für die Anforderungen

der digitalen Fotografie und für Videoaufnahmen im

Consumer-Bereich entwickelt. Er definiert unter anderem das

Kommunikationsprotokoll, die Sensormaße, das Objektivbajonett

und verschiedene optische Anforderungen. Der optische Strahlengang

ist für Sensoren bis 1,3" optimiert, wobei speziell bei CMOS-

Sensoren die sensorseitige Telezentrie eine überdurchschnittliche

Bildqualität garantiert. Auf Basis dieses Standards ist es möglich,

Zoom, Fokus und Iris eines Objektivs aus der Kamera heraus anzusteuern

und so die Flexibilität einer damit ausgestatteten Bildverarbeitungslösung

enorm zu erhöhen. Das MFT Bajonett beinhaltet

die komplette Objektivsteuerung, sodass keinerlei Kabelverbindungen

vom Objektiv an die Kamera nötig sind.

Stärken der MFT-Objektive in der Industrie

Die am Markt verfügbaren MFT-Objektive sind aufgrund ihrer oftmals

friktionslosen Magnetlagerung sehr verschleißfrei und robust,

wie SVS-Vistek in einem Langzeitversuch nachweisen konnte: Der

Test wurde nach rund 1 Million Zyklen ohne jegliche Verschleißerscheinungen

abgebrochen. Neben der Robustheit sprechen

jedoch noch einige weitere Argumente dafür, MFT-Objektive in der

Industrie einzusetzen: Dieser Standard ist inzwischen so stark etabliert,

dass zahlreiche namhafte Hersteller von Objektiven und Sensoren

entsprechende Produkte anbieten und deren Verfügbarkeit

auch über die von der Industrie geforderte Dauer hinweg langfristig

Die Möglichkeit, Zoom, Fokus und Iris eines

IBV-Systems direkt anzusteuern, spielt in

modernen Fertigungsanlagen ihren Vorteil aus

garantieren. Auch die optische Qualität aktueller MFT-Objektive

lässt keine Wünsche offen: Sie sind nach modernsten Erkenntnissen

optisch gerechnet, erlauben aufgrund ihrer sensorseitigen Telezentrie

akkurate Messergebnisse und weisen selbst beim Einsatz von

Weitwinkelvarianten keine Randabschattungen auf. Besonders die

Exo183 benötigt mit ihrem kleinen 2,4 µm Pixelpitch ein hochwertiges

Objektiv.

60 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


01 Zwei Kameramodelle der Exo Tracer-Serie mit 12 und 20 MP

Auflösung mit MFT-Objektiv

02 MFT-Objektive aus dem Consumer-Bereich weisen zahlreiche

Merkmale auf, die sie für den Einsatz in der Industrie prädestinieren

Damit nicht genug der Vorzüge: Die Exo Tracer erlaubt es, die hochwertigen

steuerbaren MFT-Objektive per GenICam anzusteuern.

Die Ansteuerung erfolgt über die GenICam-Schnittstelle der Kamera.

Damit bilden Kamera und Objektiv auch softwareseitig eine Einheit.

Für Applikationsentwickler bedeutet dies einen erheblich

reduzierten Zeitaufwand bei der Realisierung von Systemen, da keine

spezielle Software-Umgebung erforderlich ist. Sämtliche am

Markt verfügbare, GenICam-kompatible Software-Toolkits können

sowohl zur Einstellung der Kamera, als auch des MFT-Objektivs

verwendet werden.

Blitzcontroller inklusive

Neben der Kompatibilität zu MFT-Objektiven weisen die neuen Exo

Tracer-Kameras von SVS-Vistek eine weitere Besonderheit auf, die

sie zu einer sehr ökonomischen Lösung macht: Durch einen integrierten

vierkanaligen Blitzcontroller ist es möglich, auch die

erforderlichen Beleuchtungen direkt über die Kamera anzusteuern.

Aufgrund dieser Eigenschaft sind die sonst üblichen zusätzlichen

Beleuchtungssteuerungen hinfällig, was dem Anwender bei der

Integration erheblich Zeit, Platz und Kosten spart. Die Beleuchtungssteuerung

ist konsequenterweise ebenfalls über die GenICam-

Schnittstelle ansprechbar. Für Integratoren ist somit eine Industriekamera

verfügbar, die in einer kompakten Hardware eine hochwertige

Industriekamera, steuerbare Objektive und Beleuchtungssteuerung

vereint. Diese Einheit ist auch in der Software mit einer einzigen

Schnittstelle umgesetzt.

Industrie-4.0-Gedanke umgesetzt

verkürzen oder einsparen, was insgesamt die Abläufe beschleunigt

und somit zu mehr Effektivität führt. Weitere Anwendungsfelder

finden sich unter anderem im Bereich der High-end-Security, im

Bereich Traffic oder auch in der Logistik. Die Verwendung der

hochwertigen CMOS-Sensoren IMX304LQR bzw. IMX183LQR von

Sony mit Auflösungen bis 20 MP sowie der erweiterte Temperaturbereich

von - 10 bis + 60 °C der Kameras sorgt in Kombination mit

der intelligent gelösten Ansteuerbarkeit dafür, dass die Neuvorstellung

von SVS-Vistek trotz – oder gerade wegen – der aus der Consumer-

Welt stammenden MFT-Technologie schon bald in zahlreichen

Industrieanwendungen zum Einsatz kommen wird.

Bilder: SVS-Vistek

Hochwertige CMOS-Sensoren

mit Auflösungen bis 20 MP,

ein Temperaturbereich von

- 10 bis + 60 °C der Kameras in

Kombination mit der intelligent

gelösten Ansteuerbarkeit erlauben

den Einsatz unserer Exo Tracer-

Kameras in zahlreichen Industrieanwendungen.

Stefan Waizmann, Technical Marketing

SVS-Vistek

Der Vorteil der Möglichkeit, Zoom, Fokus und Iris eines Bildverarbeitungssystems

direkt anzusteuern, zeigt sich insbesondere in

modernen Fertigungsanlagen, die den Anforderungen von Industrie

4.0 und der damit gewünschten hohen Flexibilität entsprechen.

Im Extremfall muss sich ein stationär installiertes Bildverarbeitungssystem

bei der Qualitätskontrolle von in Stückzahl 1 gefertigten

Produkten ständig auf unterschiedliche Arbeitsabstände einstellen

und den Fokus nachregeln. Mit der direkten Ansteuerung des MFT-

Objektivs sind die Exo Tracer-Kameras von SVS-Vistek perfekt für

diesen Anwendungsfall vorbereitet.

www.svs-vistek.com

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KERNKOMPETENZ

LED Beleuchtungen

für die Bildverarbeitung

Einsatz von der Robotik bis hin zur Logistik

Auch beim Einsatz an Roboterarmen spielen diese Kameras ihre

Vorzüge voll aus: Da sie unterschiedlich weit entfernte Objekte sehr

schnell fokussieren können lassen sich Verfahrwege des Roboters

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Ingmar Jahr, Manager

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Licht im IoT-Zeitalter

Warum digitale Beleuchtungscontroller in der

Bildverarbeitung immer wichtiger werden

Bildverarbeitungssysteme werden immer häufiger direkt in

Maschinensteuerungen eingebunden, sind integraler Bestandteil von

Automatisierungsanlagen und gelten nicht mehr als gesondert zu

behandelnde Sensortechnologie. Kein Wunder, denn im industriellen

Internet der Dinge (IIoT) oder bei Industrie-4.0-Anwendungen steht

der Bildverarbeitung eine glänzende Zukunft bevor. Die sich selbst

organisierende Fabrik benötigt ganz wesentlich einen objektiven „Sehsinn“.

Die traditionelle Bildverarbeitungsbeleuchtung

hat derzeit einen schwierigen

Stand. Prinzipbedingt und ursächlich

ist sie für das Entstehen aller Bilder

verantwortlich, gilt aber auch seit jeher als

besonders kritische Komponente des Bildverarbeitungssystems:

Erfahrungsgemäß

hängt daran ein Großteil der Funktionssicherheit,

des Designaufwandes und der

Zuverlässigkeit einer Bildverarbeitungslösung:

Die Wahl geeigneter Beleuchtungen

erfordert viel Wissen und Erfahrung.

Zugleich hängen die Lebensdauer und

Helligkeit von Beleuchtungen von vielen

individuellen Faktoren ab. Außerdem

herrscht bis dato „Genialität“ beim Einstellen,

Justieren, bei Wartung und Instandhaltung

vor. Ein weiterer Punkt ist

die Synchronisierung. Sie ist mit schnelllaufenden

Prozessen schwierig erreichbar.

Ferner bedingt die vorherrschende Analogtechnik

abweichende Einstellungen bei

Serienmaschinen und verhindert die Serienfähigkeit.

Hinzu kommt, dass Betriebsund

Prozessdaten von Beleuchtungen im

laufenden Produktions prozess nicht verfügbar

sind.

Daran haben auch die als langlebig eingestuften

LED-Beleuchtungen nichts geändert.

Werden sie aus Unwissenheit oder

wegen nicht erfassbarer Betriebsdaten unter

ungünstigen Bedingungen betrieben, sind

beschleunigte Alterung, prozessschädliche

Drift oder Totalausfall die Folge.

Plug-&-Play-Beleuchtungen

als Schlüssel zum Erfolg

Wie auch die anderen Bestandteile einer Automatisierungsanlage

unterliegen Beleuchtungskomponenten

restriktiven Anforderungen:

So müssen sie in Produktionsanlagen

rund um die Uhr arbeiten und es wird

eine Verfügbarkeit von mehr als 90 % gefordert.

Verbleibende Stillstandzeiten dienen

der geplanten Wartung und nicht für zufällige

Ausfälle. Zudem wird das Monitoring der

Betriebsdaten für vorausschauende Wartung

sowie eine einfache Einbindung in standardisierte

Kommunikationshard- und -software

erwartet. Eine weitere Anforderung ist

die Gewährleistung der Fernwartung.

Fällt eine Beleuchtung aus, muss schnell

gehandelt werden. Vorkonfigurierbare Plug-

&-Play-Beleuchtungen sind dabei der

Schlüssel zum Erfolg: defekte Beleuchtung

ausbauen, Ersatzbeleuchtung einbauen,

Parametersatz auf Beleuchtungscontroller

kopieren, Controller adaptiert/kalibriert die

Beleuchtung automatisch, fertig! Alle zeitaufwendigen

manuellen erfahrungsgetriebenen

Einstellprozeduren sind fehl am Platz.

Reproduzierbare digitale Präzision wird benötigt.

Durch einfache Vernetzung wird die

Beleuchtung fähig zur Fernwartung, bietet

aber gleichzeitig eine hohe Sicherheit für

sensible Betriebs- und Prozessdaten.

Hohe Prozesssicherheit

Durch den vollständig digitalen Aufbau

steuern Beleuchtungscontroller nach dem

Stand der Technik digital präzise mit hoher

Wiederholgenauigkeit LED-Beleuchtungen

an. Sie sorgen mit kühlen LEDs für langzeitstabile

Beleuchtungsverhältnisse. Aktiver

Überlastungsschutz und integrierte Schutzund

Monitoringfunktionen gehören dazu.

Hocheffizient mit bis zu 98 % Wirkungsgrad

bleibt auch die LED-Steuerung immer

ganz „cool“. Ausgestattet mit diesen Eigenschaften

bilden derartige Controller das

Rückgrat von integrierten Beleuchtungslösungen

für die Industrie-4.0-fähige Bildverarbeitung.

Dynamisch und effektiv laufende Prozesse

mit Bildverarbeitung benötigen viel konstantes

Licht. Sie fordern den LEDs definiert

die maximal zulässige Lichtmenge ab.

Gleichzeitig müssen physikalische Grenzwerte

eingehalten werden, um die LEDs

nicht irreversibel zu schädigen. Gleichbleibend

helles Licht mit exakt reproduzierbarer

Energiemenge (Dauer, Helligkeit) muss

62 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Neben hochwertigem Licht werden von

Beleuchtungen integrierte Schutzfunktionen,

ein thermisch optimiertes Design, robuste

Gehäuse sowie vielfältige Montagemöglichkeiten

erwartet

verzögerungsarm auslösbar sein – von µs-

Blitzen bis zu Dauerbetrieb. Triggerzeitpunkte

müssen präzise und ohne Jitter eingehalten

werden. Das sind die Pluspunkte der digitalen

Präzision und Wiederholbarkeit, die zur

hohen Prozess sicherheit von digital gesteuerten

LED- Beleuchtung-en führen.

Traditionelle analoge LED-Controller mit

Helligkeits- und Blitzzeiteinstellungen per

Potentiometer können dies nicht leisten.

Einstellungen werden hier im Allgemeinen

nach der Trial-&-Error-Methode, subjektiv

und ohne jegliche Möglichkeit der Reproduzierbarkeit,

vorgenommen.

Zertifizierte Zulieferer können sich ein

derartiges Vorgehen für ihre hochkomplexen

Anlagen nicht erlauben. Sie fordern

Transparenz über alle verfahrensrelevanten

Betriebs- und Prozessdaten in Echtzeit.

Daher sind zukunftsweisende digitale Beleuchtungscontroller

mit standardi sierten

industriellen Bussystemen zur Produktionssteuerung

und mit sicheren standar -

di sierten Kommunikationsprotokollen ausgerüstet,

kabelgebunden oder drahtlos

mithilfe von WLAN, sodass auch Fernwartung

von Beleuchtungen ein Standardfeature

werden wird.

Rückverfolgbarkeit aller

Parameter

Der Bedarf an Hintergrundwissen über

Fertigungsabläufe steigt. Je mehr Daten des

Herstellungsprozesses zur Verfügung stehen,

umso einfacher und besser können die

Prozesse beeinflusst werden, ob mit oder

ohne künstliche Intelligenz. Darum wird es

künftig Standard sein, neben Produkt- und

Qualitätsdaten auch Beleuchtungsdaten

und -parameter im ERP-System abzulegen.

Das ist gut so, denn Fragen wie „Arbeitet

die Beleuchtung noch im Soll- Bereich?

Ändern sich Parameter? Wenn ja, wie schnell

und in welche Richtung?“ interessierten

schon immer, waren aber nicht zu beantworten.

Genau betrachtet hat die Beantwortung

dieser Fragen immer nur einen

Hintergrund: Haben Änderungen von Parametern

Einfluss auf die Qualität des Endprodukts

oder gar auf die ermittelnde

Prüftechnologie? In Sachen Beleuchtung

ein klares „Ja!“: Sie ist nun mal das A und O

für zuverlässige und reproduzierbare Bildgewinnung

in der Bildverarbeitung.

Lieferanten müssen beständig 100 %

Qualität liefern. Das gilt erst recht in Zeiten

von Industrie 4.0. Eine 100-%ige Rückverfolgbarkeit

aller Parameter – also auch

die der Beleuchtung – wird damit zwingend

notwendig werden.

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mvAnzIMPACT-CS_VISION-1-2dtsRZ1.qxd 05.09.2018 16:02 Uhr Seite 1

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Feinste Tröpfchen

geben Aufschluss

Benetzungsfähigkeit von

Materialoberflächen inline prüfen

Ein neues System zur Prüfung

der Benetzungsfähigkeit von

Materialoberflächen eignet sich

dazu, die Klebebereitschaft oder

Lackierfähigkeit von Oberflächen

zu prüfen. Die Messung erfolgt

vollautomatisiert und kann

nahtlos in den Produktionsprozess

implementiert werden.

Für die Überprüfung zur Bestimmung der

Benetzungseigenschaften von Oberflächen

existieren bereits verschiedene Verfahren wie

zum Beispiel Prüftinten, der Water-Break-

Test oder Kontaktwinkelmessungen. Im Vergleich

zu diesen herkömmlichen Verfahren

zeichnet sich bonNDTinspect jedoch durch

eine Reihe von Vorteilen aus. So erlaubt das

System zum ersten Mal schnelle, großflächige

und automatisierte Messungen an unterschiedlichen

Oberflächen wie Kunststoff,

Metall oder Faserverbundwerkstoffen. Das

System von Automation W+R ist darüber

hinaus objektiv und arbeitet vollautomatisiert

mit einer Bildverarbeitungssoftware. Zudem

ermöglicht es eine sofortige Verarbeitung des

geprüften Bauteils direkt im Anschluss an

die Prüfung und kann nahtlos in Produktionsprozesse

implementiert werden.

Das Verfahren basiert auf einem Patent des

Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik

und Angewandte Materialforschung (IFAM)

zur Auswertung der Benetzbarkeit von Oberflächen.

Automation W+R hat die exklusive

Lizenz zur Nutzung dieses Patents. Die

Funktionsweise von bonNDTinspect erklärt

Célian Cherrier, Applikationsingenieur bei

Automation W+R, so: „Ein Ultraschallzerstäuber

erzeugt ein definiertes Wasseraerosol

aus Reinstwasser, das mit einer Breite

von ca. 10 cm auf die Probenoberfläche aufgesprüht

wird. Die Probe wird dabei z. B.

über einen Linearantrieb mit üblicherweise

rund 100 mm/s unter dem Zerstäuber hindurch

bewegt, um einen gleichmäßigen Auftrag

des Aerosols zu gewährleisten.“

Die erforderliche relative Bewegung zwischen

Probe und Zerstäuber lässt sich laut

Cherrier je nach den vorliegenden Einsatzbedingungen

auch über einen Roboter realisieren,

der bonNDTinspect über das zu

prüfende Bauteil führt. „Pro cm² entstehen

auf diese Weise 1 000 bis 2 000 Tröpfchen

mit einem durchschnittlichen Durchmesser

von 100 µm.“

In Abhängigkeit von der Oberflächenenergie

der zu prüfenden Oberfläche bildet

sich bei diesem Vorgang ein charakteristisches

Tropfenmuster, das automatisch

von einem Kamerasystem erfasst und mittels

Bildverarbeitung sekundenschnell ausgewertet

wird. Ob eine Oberfläche die Kriterien

der nachfolgenden Prozessschritte

erfüllt, lässt sich dann anhand der Tropfenverteilung

erkennen. Durch die Angabe

von Sollwerten ist es somit möglich, die

Wirksamkeit einer Vorbehandlung wie zum

Beispiel einer vorangegangenen Reinigung

oder Oberflächenaktivierung auszuwerten

oder Verschmutzungen auf der Oberfläche

zu erfassen. Solche Kontaminationen können

beispielsweise durch Trennmittelreste,

Öle, Fette oder sogar einfach nur durch

Fingerabdrücke entstehen und dafür sorgen,

dass Klebungen nach einer gewissen

Zeit versagen oder Lackierungen vorzeitig

abblättern.

Anspruchsvolle Bildverarbeitung

Die Herausforderungen an das eingesetzte

Bildverarbeitungssystem sind bei diesem

Prüfverfahren groß, so Cherrier: „Zum einen

entstehen aufgrund des Ablaufs über

30 000 Tröpfchen pro Sekunde, die schnell

erkannt und ausgewertet werden müssen,

denn durch die Verwendung von Reinstwasser

trocknet die ausgewertete Fläche innerhalb

kürzester Zeit rückstandslos ab, um

die weitere Verarbeitung ohne Zeitverzug zu

ermöglichen. Zum anderen ist das System

inlinefähig und muss im Extremfall im Dauerbetrieb

24 h an 7 Tagen pro Woche laufen.“

Angesichts dieser schwierigen Randbedin-

Peter Stiefenhöfer, Inhaber PS Marcom Services,

Olching

64 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


01 Das entstandene Tropfenmuster wird

automatisch von einem Kamerasystem erfasst

und mittels Bildverarbeitung sekundenschnell

ausgewertet

gungen griff Automation W+R auf seinen

Bildverarbeitungspartner Stemmer Imaging

zurück, mit dem das Unternehmen schon

seit über 20 Jahren zusammenarbeitet und

in vielen Anwendungen sehr gute Erfahrungen

gemacht hat. „Bei der Realisierung dieser

Prüfanlage hat uns Stemmer Imaging nach

einer vorangegangenen Besprechung der

spezifischen Anforderungen einen Vorschlag

für die Bildverarbeitungskomponenten gemacht,

die diese Vorgaben erfüllen“, beschreibt

Cherrier rückblickend. „Zu einem

späteren Projektstadium hat uns unser Partner

außerdem bei gewissen Einstellungen

der Kamera unterstützt, um die erforderlichen

Spezifikationen zu erreichen, und

generell einen überragenden Support bei

allen Fragen zum eingesetzten Bildverarbeitungssystem

geleistet. Insgesamt haben wir

durch die Zusammenarbeit mit den Experten

von Stemmer Imaging auch bei diesem

02 Die erforderliche relative Bewegung

zwischen Probe und bonNDTinspect kann

auch über einen Roboter realisiert werden,

der das System über das Bauteil führt

und eine darauf aufsetzende Bildverarbeitungssoftware

von Automation W+R auf

einem Industrie-PC von Beckhoff, der zudem

die SPS-Funktionalität für die Anlage

zur Verfügung stellt. Das gesamte Prüfsystem

besteht aus einem PC mit Monitor und

der Auswertesoftware, dem Prüfkopf mit

Ultraschallzerstäuber sowie einem Schaltschrank

zur Steuerung. Eine Schnittstelle

erlaubt die Anbindung an eine externe SPS

und somit an die übergeordnete Anlage.

Erfolgreiche Erstanwendung

Erster Anwender des Systems waren die

Klebespezialisten des Fraunhofer IFAM, die

zur Prüfung der Benetzungsfähigkeit von

Oberflächen nach Atmosphärendruckplasmaaktivierung

einen bonNDTinspect-Prototypen

am Standort Bremen eingesetzt

hatten. Mit durchschlagendem Erfolg, wie

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UND INSPEKTION.

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Die über die Bildverarbeitung analysierte Tropfenverteilung lässt

erkennen, ob die Qualität der Oberfläche stimmt

Projekt erneut viel Zeit bei der Suche nach

den optimalen Bildverarbeitungskomponenten

gespart und konnten das Prüfsystem

am Ende erfolgreich und innerhalb der

Zeitvorgaben umsetzen.“

Die Aufnahme der Tropfenmuster übernimmt

in der aktuellsten Version des Prüfsystems

eine monochrome GigE-Zeilenkamera

des Typs Linea von Teledyne Dalsa

mit 2k-Pixel-Auflösung, die zusammen mit

einer telezentrischen Optik von Sill Optics

für Bilder mit hoher Schärfentiefe sorgt. Die

erforderliche Lichtstärke konnte durch

Standardbeleuchtungen nicht erzielt werden,

sodass Automation W+R dafür selbst eine

spezielle Dome-Beleuchtung entwickelte.

Die Auswertung der Bilder erfolgt über

Common Vision Blox von Stemmer Imaging

Christian Tornow, wissenschaftlicher Mitarbeiter

am Fraunhofer IFAM, berichtet:

„Ein automatisiertes, berührungsloses System

für diese Aufgabe war bisher nicht

verfügbar. Mit bonNDTinspect lassen sich

Oberflächenzustände im Klebprozess nun

automatisiert und sicher unterscheiden.

Sowohl Kontaminationen wie Fingerabrücke

oder Trennmittelreste als auch unzureichende

Aktivierungen konnten wir damit

sicher erkennen. Dies ist gerade in der Klebtechnik

außerordentlich wichtig, um optimal

vorbereitete Oberflächen für nachfolgende

Prozesse zu gewährleisten.“

Bilder: Fraunhofer IFAM, Automation W+R

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Lichtschnittsensor überwacht

Automatisierungsprozesse und Objekte

konkurrenzlos sicher

01 Der kompakte Sensor lässt sich

auf einem Roboterarm montieren, um

auch an schwer zugänglichen Stellen

z. B. Nieten im Fahrzeug zu erkennen

Das Aufspüren von Fehlern die den Prozessablauf

stören gehört in automatisierten Fertigungsprozessen

zu den wichtigsten Herausforderungen der Sensorik.

Prädestiniert für solche Aufgaben sind kamerabasierte

Systeme, zum Beispiel Lichtschnittsensoren. Sie liefern

hochpräzise Detektionsergebnisse und sind 2D-Vision-

Sensoren technisch weit überlegen.

02 Der Sensor kontrolliert Schalen

für Fertiggerichten auf korrekte Lage

und erkennt selbst kontrastarme

Oberflächen

Zum Erkennen von möglichen Fehlerursachen im Prozessablauf

setzen die Anlagenbetreiber häufig 2D-Vision-Sensoren ein.

Diese sind zwar flexibel nutzbar, aber nicht immer leicht zu konfigurieren

und stoßen in Situationen mit schlechten Lichtverhältnissen

und geringen Kontrasten schnell an ihre Grenzen. Probleme dieser

Art bekommt man häufig nur durch die Verwendung zusätzlicher

externer Beleuchtungsvorrichtungen und angepasster Auswertealgorithmen

in den Griff. Insgesamt sind solche Lösungen dann

teurer und anfälliger, da sie sich aus mehreren Komponenten

zusammensetzen, die zu montieren, auszurichten und zu konfigurieren

sind.

Als technisch robustere und gleichzeitig kosteneffizientere Lösung

mischt in diesem Anwendungsbereich der SmartRunner Matcher

von Pepperl+Fuchs seit kurzem den Markt auf. Es handelt es sich

um einen kompakten Lichtschnittsensor, der ebenfalls kamerabasiert

arbeitet, die Objekte und Anordnungen jedoch anhand ihrer

Höhenprofile erkennt. Durch die Höhenprofilauswertung benötigt

der SmartRunner keinen Kontrast und garantiert auch bei gleichfarbigen

Oberflächen eine sichere Erkennung. Ein auf das Ziel projizierter

Laserstrahl sorgt auch bei schwierigen Objekten und Farben

stets für eine korrekte Erfassung des Höhenprofils. Durch die Präzision

des Laserstrahls ist der Sensor in der Lage, Abweichungen

von bis zu 0,4 mm vom Referenzprofil zu detektieren. Einstellmöglichkeiten

von Verschiebetoleranz und Bauteiltoleranz erlaubt

es, den Matcher optimal an die Anforderungen der Applikation

anzupassen.

Genaue Anwesenheits- und Positionskontrolle

Das System ist vorkonfiguriert auf Profilvergleiche, d. h. der Anwender

muss sich mit Auswertungsfragen nicht auseinandersetzen. Lediglich

das Referenzprofil ist einzulernen und die akzeptablen Bauteilund

Verschiebetoleranzen einzustellen. Danach ist das Gerät sofort

betriebsbereit und liefert auf Triggerbefehl ein Good- oder Bad-

Signal am Schaltausgang, je nachdem, ob eine Übereinstimmung

vorliegt oder nicht. In der Regel genügt ein einziger Profilcheck mit

dem SmartRunner Matcher, um Anwesenheits- und Positionskontrollen

treffsicher in einem Schritt zu erledigen.

Mit seiner einfachen Handhabung sowie der hohen Zuverlässigkeit

und Präzision des Lichtschnittverfahrens hat der Matcher das

Potenzial, sich in zahlreichen Anwendungen gegenüber herkömmlichen

2D-Vision-Sensoren durchzusetzen. Die Einsatzmöglichkeiten

sind nahezu unbegrenzt und erstrecken sich über alle

Anwendungsgebiete und Branchen, angefangen bei der Automobil-

03 Anwendungsbeispiel

Zuführtechnik: Einlegekontrolle

von Schalen im Werkstückträger

industrie und dem Maschinenbau über die Verpackungstechnik

bis zu dem Transport- und Logistikbereich.

Auch in der Robotik sowie der Handhabungs- und Zuführtechnik

sorgt der SmartRunner Matcher für korrekt positionierte Werkstücke

und garantiert so eine reibungslose Weiterverarbeitung. Gleichzeitig

unterscheidet er richtige von falschen Bauteilen, detektiert Beschädigungen

und erkennt jede Abweichung vom Sollprofil. Neben

der Lage- und Positionskontrolle auf Verdrehen, Verschieben, Kippen

gehören Qualitäts-, Vollständigkeits- und Einlegekontrollen zu den

typischen Aufgabenstellungen, etwa vor dem Verschließen von

Verpackungen und Transportbehältern. Auch Schraubverschlüsse

lassen sich checken oder Überlappungen detektieren. An Verschleißteilen

und Werkzeugen erkennt der Matcher die Abnutzung,

damit man sie rechtzeitig austauschen kann. Auch „Weichteile“ wie

Polierpads sind so durch die einstellbare Toleranz inspizierbar.

Entfesselte Sensorik: Prüfen an schwer

zugänglichen Stellen

Während sich der Matcher normalerweise stationär an einer geeigneten

Stelle befindet, z. B. über einem Transportband, ist es ebenso

denkbar, den kompakten Sensor auf einem Roboterarm zu montieren.

So lassen sich auch an schwer zugänglichen Stellen Schraub-, Nietund

Steckverbindungen überprüfen, beispielsweise innerhalb von

Karosserien in der Automobilindustrie. Auch wenn an solchen verdeckten

Stellen zuweilen wenig Umgebungslicht hingelangt und

schlechte Sichtverhältnisse vorherrschen, liefert der SmartRunner

konstant zuverlässige Detektionsergebnisse – im Gegensatz zu

2D-Vision-Sensoren. Gleiches gilt beim Prüfen von Paletten, Transportbehältern

und KLT-Boxen auf korrekte Ausrichtung.

66 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


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120 9.3

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Kontrastarme Oberflächen

sicher erfassen

Auch in der Lebensmittelindustrie finden

sich interessante Anwendungen, zum Beispiel

beim Verpacken von Fertiggerichten. Dazu

dienen häufig Plastikschalen mit entsprechenden

Unterteilungen, die die einzelnen

Verschiebung zwischen der eingelernten

und der aktuell erfassten Position auszugeben,

woraus sich wertvolle Erkenntnisse

für die Qualitätssicherung und über den

Anlagenzustand ableiten lassen. Neu verfügbar

ist außerdem ein SmartRunner

Matcher mit der besonders hohen Auflösung

von 1,2 Megapixeln. Passende

EXO series

1.6–20

MP

Die SmartRunner-Technologie verbindet das bewährte Lichtschnittverfahren

mit einem 2D-Vision-Sensor inkl. LED-Beleuchtung

Mahlzeitkomponenten bis zum Verzehr

sorgfältig trennen. Ein SmartRunner Matcher

kontrolliert die Schalen auf korrekte Lage

und Orientierung, damit beim Befüllen jede

Komponente genau in das vorgesehene

Fach gelangt. Auch hier stellt das verwendete

Lichtschnittverfahren seine Stärken unter

Beweis, indem es die einfarbigen, meist

weißen und kontrastarmen Schalen mit

glatter Oberfläche stets sicher erfasst.

Bis zu 32 Referenzprofile

speicherbar

Pepperl+Fuchs hat außer der Standardausführung

auch den „Matcher Extended“ im

Portfolio, der in der Lage ist, bis zu 32 Referenzprofile

intern abzuspeichern. Das jeweils

gewünschte Profil lässt sich per Remote-Befehl

über die RS485-Schnittstelle

aktivieren, so dass der Sensor blitzschnell

zwischen verschiedenen Detektionsaufgaben

umschaltbar ist. Darüber hinaus

verfügt das Gerät über die Möglichkeit, die

Gateways für Profinet, Profibus, EtherCat

oder Ethernet IP gestatten die problemlose

Anbindung der SmartRunner an das bevorzugte

Feldbussystem.

Zusammenfassung

Als Lichtschnittsensor arbeitet der Smart-

Runner Matcher nicht nur in jeder Situation

zuverlässig und präzise, sondern benötigt

im Gegensatz zu 2D-Vision-Sensoren

auch keinerlei Zusatzbeleuchtung. Das auf

Profilvergleiche vorkonfigurierte Gerät

lässt sich ohne Spezialkenntnisse in Betrieb

nehmen und hat das Potenzial sich in

vielen Anwendungen durchzusetzen. Mit

Schwerpunkten wie Prozesssicherheit und

Qualitätskontrolle finden sich nahezu

unbeschränkte Einsatzmöglichkeiten in

allen Bereichen der Industrie.

Bilder: Aufmacher Fotolia, 01- 03 Pepperl+Fuchs

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Industrielle Kamera

mit integriertem Deep

Learning

Wie viele Trainingsdaten

sind erforderlich?

Neuronale Netze

Deep Learning – die Königsdisziplin des Machine Learning

Die maschinelle Bildanalyse reicht vom Anzeigen der Bilder über die

Objekterkennung bis hin zur Objektklassifizierung. Die Königsdisziplin ist

Deep Learning, eine Machine-Learning-Technik, mit der Klassifikations-

Aufgaben direkt aus Bildern, Text oder Akustik ausgeführt werden können.

Grundlage bilden Architekturen in Form von neuronalen Netzen. Lesen Sie,

wie Computer lernen und wo die Zukunft künstlicher Intelligenz liegt.

Ob es um fahrerlose Transportsysteme,

um Sprachsteuerung von mobilen Endgeräten

oder um die Freisprecheinrichtung

eines Navigationssystems geht – Computer

werden zunehmend intelligenter. Ebenso

vielfältig ist der Bedarf an intelligenten

Systemen. Er reicht von der Medizinforschung,

dem Elektronikmarkt bis hin zum

autonomen Fahren und der Industrie, zum

Beispiel zur Qualitätssicherung. Wie Deep

Learning funktioniert und welche Herausforderungen

damit verbunden sind, beschreibt

folgender Beitrag.

Neuronale Netze in der

Kameratechnik

Deep Learning ist eine Weiterentwicklung

des Machine Learnings. Mithilfe von sog.

Deep-Learning Algorithmen entwickeln

sich Modelle oder Modellgruppen zur Erkennung

und Klassifizierung von Objekten

eigenständig weiter aus. Sie bildern ein

künstliches neuronales Netzwerk, also

Gruppen von Algorithmen, die ähnlich eines

menschlichen Gehirns aufgebaut sind,

um wiederkehrende Muster zu erkennen,

diese zu ordnen und zu klassifizieren. Das

zugrundeliegende Verfahren kann hierbei

jedes eintrainierte Objekt in vielen Variationen

wiedererkennen. Erforderlich sind

dafür umfangreicher Sätze klassifizierter

Daten, die anhand neuronaler Netzarchitekturen

trainiert werden. Beim Training

eines Deep-Learning-Systems ist der verwendete

Datensatz ausschlaggebend für

die Effizienz des Systems. Je hochwertiger

die Daten sind, umso besser ist die Wiedererkennung

und Geschwindigkeit der Inferenz

(computergestützte Schlussfolgerung).

Zudem werden weniger Systemressourcen

und Rechenleistung benötigt.

Bei der Anwendung eines trainierten

neuronalen Netzes können Entwickler das

Netz so optimieren, dass kein Hostsystem

mehr erforderlich ist und die Inferenz-Berechnung

auf einem viel kleineren Gerät

wie einer Machine Vision-Kamera ausgeführt

werden kann.

Prädestiniert für solche Anwendungen

ist die Flir Firefly Kamera, die in Kürze auf

den Markt kommt. Dank der integrierten

Movidius Myriad 2 VPU (Vision Processing

Unit) führt sie trainierte neuronale Netze

direkt auf der Kamera aus. Doch wie erfolgt

die Entwicklung eines Trainingsdatensatzes

zur Bildklassifizierung und Sortierung in

vordefinierte Kategorien?

Am Beispiel der Klassifizierung von

Obst, hängt die Quantität der benötigten

Trainingsdaten maßgeblich von folgenden

Faktoren ab:

n Anzahl der zu unterscheidenden Daten-

Klassen, z. B. „Apfel“, „Blatt“, „Ast“

n Ähnlichkeit der zu erkennenden Klassen,

z. B. „Apfel“ vs. „Birne“ ist komplexer als

„Apfel“ vs. „Blatt“

n Gewollte Varianz innerhalb der Klassen,

z. B. Äpfel unterschiedlicher Farben und

Formen, für eine bessere Robustheit gegen

Variationen in der realen Anwendung

n Ungewollte Varianz in den Bilddaten, z. B.

Rauschen, Unterschiede in Weißabgleich,

Kontrast, Objekt-Größe, Erfassungswinkel

In manchen Fällen erzielen bereits ein paar

hundert Bilder akzeptable Resultate. Bei

komplexeren Aufgabenstellungen hingegen

sind eine Million oder mehr Bilder notwendig.

Die beste Methode zur Anforderungsermittlung

für Trainingsdaten besteht darin,

einige Daten zu sammeln und diese am

eigenen System zu testen.

Das neuronale Netz erreicht schließlich

einen Punkt, an dem zusätzliche Daten die

Erkennungsrate nicht mehr weiter verbessern.

Unabhängig vom Umfang des Trainingsdatensatzes

ist es unwahrscheinlich,

dass das System eine Präzision von 100 %

erreicht. Die jeweiligen Anforderungen an

Geschwindigkeit und Erkennungsleistung

des Systems geben Ausschlag über die Notwendigkeit

zusätzlicher Trainingsdaten.

Repräsentatives Ergebnis:

Tests mit Validierungsdaten

Der Datensatz muss umfangreich genug

sein, damit ein separater Satz an Validierungsdaten

vorhanden ist, mit dem die Erkennungsrate

und Geschwindigkeit des

Netzes beim Training eingeschätzt werden

kann. Diese Bilder sollten innerhalb des

Datensatzes zufällig gewählt sein. Denn nur

so wird sichergestellt, dass die Bilder für

den gesamten Datensatz repräsentativ sind.

Ist der Datensatz relativ klein, kann die

Erkennungsleistung auch durch Mehrfach-

Validierung bestimmt werden. Hierzu untergliedert

man den Datensatz z. B. in fünf

zufällig gewählte Teile, trainiert zunächst

ein neuronales Netz mit vier Teilen und

validiert mit dem fünften Teil. Dieses Procedere

wird für alle fünf Kombinationsmöglichkeiten

wiederholt. Der Mittelwert

der Erkennungsrate gibt die zu erwartende

Leistungsfähigkeit an. Die Varianz der Erkennungsrate

erlaubt Rückschlüsse darauf,

wie repräsentativ der Datensatz ist.

68 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Hohe Erkennungsrate

beschleunigt das Training

Deep Learning ist ein iterativer Prozess.

Beim Training eines Netzes werden Vorhersagen

über Trainingsdaten getroffen. Die

Genauigkeit dieser Vorhersagen wird genutzt,

um das Netz weiter zu optimieren.

Der Prozess wird so lange wiederholt bis die

gewünschte Erkennungsrate erreicht ist. Je

größer der Datensatz, desto mehr Varianz,

die auch in der Zielanwendung auftreten

kann und im Deep Learning-Algorithmus

dargestellt werden kann. Eine gut geplante

Erfassung der Trainingsdaten, bei der exakt

annotierte Bilder mit einem Minimum an

unnötiger Varianz gewonnen werden, ist

von Vorteil. Dies senkt den Umfang der

benötigten Trainingsdaten, beschleunigt

das Training und erhöht die Erkennungs rate

sowie die Geschwindigkeit der Inferenz.

01 Die Annotation (Kennzeichnung der Daten) von Bildern zu Segmentierungszwecken

ist sehr viel komplexer und aufwändiger als zur Klassifizierung

Zaun

Baum

Apfel

Blatt

Training und Realität:

gleiche Messmittel einsetzen

Trainingsbilder sollten mit den gleichen Kameras,

Optiken und Beleuchtungen wie im

späteren Produktionssystem aufgenommen

werden. Dies reduziert die für das Netz erfor-

derlichen Ressourcen und beschleunigt das Training. Zudem muss das

System die Unterschiede zwischen Trainings- und Livebildern in Bezug

auf Geometrie, Beleuchtung und spektrale Empfindlichkeit nicht kompensieren.

Hochwertige Kameras mit Pregius Sensoren, GenICam und

umfangreichen GPIO Schnittstellen vereinfachen die automatische

Erfassung von großen, hochwertigen Trainingsdatensätzen.

Kontrollierte Umgebungsbedingungen von Vorteil

Äpfel direkt am Baum zu untersuchen ist wesentlich komplexer als

am Förderband. Denn bei letzterem befinden sich die Äpfel in einer

kon trollierten Umgebung, sodass der Systementwickler viele Varianz-

Quellen eliminieren kann. Jedes Bild wird aus dem gleichen Winkel,

derselben Distanz sowie mit demselben Hintergrund und derselben

Beleuchtung aufgenommen. Das vereinfacht die Messung, ermöglicht

eine sehr präzise Inferenz, also die Schlussfolgerung aus einer bestehenden

Datenbasis) bei deutlich geringerem Trainingsdatensatz und

reduziert die Größe des benötigten neuronalen Netzes. Somit lassen

sich Auswertungen auf einer Standalone-Hardware wie auf dem

Intel Movidius Myriad 2 (integriert in der Flir Firefly) ausführen.

02 Beispiele für eine Transformationen mit Rotation, Skalierung und Verzerren:

Die transformierten Bilder müssen anschließend zugeschnitten werden, um der vom

neuronalen Netz benötigten Bildgröße zu entsprechen

ausreicht, können synthetische Daten ein leistungsfähiges Werkzeug

sein. Dabei handelt es sich um künstlich generierte Bilder, die die

schnelle Erzeugung großer Mengen an Trainingsdaten ermöglichen,

die mit 100 % Genauigkeit vorannotiert und segmentiert werden.

Neuronales Netz auf einer Kamera

Für Entwickler, die die Systemgröße reduzieren und gleichzeitig

eine hohe Präzision der Inferenz erreichen möchten, ist die in

Kürze erhältliche Kamera Flir Firefly das geeignete Mittel der Wahl.

Sie vereint die wichtigsten Funktionen industrieller Kameras mit

der Leistung von Deep Learning und ist für Anwendungen in der

industriellen und nicht-industriellen Bildgebung konzipiert. Sie

verfügt zudem über eine integrierte Intel Movidius Myriad 2 VPU,

um ein trainiertes neurales Netzwerk direkt über die Kamera für Inferenzen

am Netzwerkrand zu nutzen.

Bilder: Aufmacher Fotolia, sonstige Flir

www.flir.com

Hilfreiche Werkzeuge wie Daten-Augmentation,

Normalisierung und synthetische Daten

Manche Systeme untersuchen Objekte, deren Ausrichtung und

Position variieren kann. So kommt es z. B. bei Prüfsystemen für

Obst vor, dass das Obst herumrollt. In solchen Fällen kann die Daten-

Augmentation ein sehr hilfreiches Werkzeug sein, um den Datensatz

durch affine und projektive Transformation auf einfacher Weise zu erweitern.

Auch Farbtransformationen können eingesetzt werden, um

das neuronale Netz mit einer größeren Bildvarianz zu erweitern.

Eine weitere Optimierungsmöglichkeit und Verbesserung der

Erkennungsleistung kann durch die sogenannte Normalisierung erreicht

werden. Normalisierte Bilder werden vom Menschen zwar

als unnatürlich wahrgenommen, sind aber für das Training leistungsstarker

neuronaler Netze effektiver.

In Situationen, die große Mengen an Trainingsdaten erfordern und

in denen eine Datensatzerweiterung durch Augmentation nicht

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Vision D-A-CH, Bensheim

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25 × 10 × 13 mm zu prüfen. Auf Tabletten

und Kapseln identifizierte Fehler können

die Größe, beschädigte Kanten, farbliche

Abweichungen, Punkte, Dreck, unebene

Flächen, Risse, Beulen, Splitter, Löcher,

Fugen, Flecken, Verunreinigungen, Beschichtungsmängel

und die Druck- sowie

Prägequalität sein. Die TCI stellt sicher, dass

selbst der kleinste Defekt erkannt und so die

Tabletten oder Kapseln aussortiert werden

und somit nicht zum Patienten gelangen.

Die als fehlerhaft erkannten Produkte werden

automatisch durch ein Druckluftsystem

in einen speziellen Auffangbehälter ausgesondert.

Der aktive optische Sensor für die

Gegenkontrolle gewährleistet ein fehlersicheres

und zuverlässiges Arbeiten hinsichtlich

der ausgesonderten Produkte und

für die für gut befundenen Produkte. Für

den Auswurf stehen je ein Kanal für gute

Produkte, ausgesonderte Produkte, Produkte,

die nochmals überprüft werden und zur

Rückführung vorge sehene Pro dukte zur

Verfügung.

Ein Minimum an fehlerhaften

Ausschüssen

Ein rotierendes Doppeltrommelsystem mit

acht parallelen Spuren handhabt die Produkte

und hält diese mithilfe eines Vakuumsystems,

das die Erfassung der Bilder auf

der gesamte Oberfläche ermöglicht, in Position.

Die beiden Trommeln wurden zur

besonders schonenden Handhabung der

Pro dukte entwickelt. Die Kapseln oder Tabletten

werden vor zwei Sichtfenstern angeordnet,

hinter denen sich jeweils die Bildverarbeitungssysteme

befinden. Die TCI verfügt

über eine LED-Hochleistungsbeleuchtung

mit optimiertem Stroboskoplicht unter Einsatz

von unterschiedlichen Beleuchtungstechniken

wie Front- und Seitenlicht, also

einem dunklen und hellen Lichtfeld sowie

einer robusten Beleuchtungsarchitektur,

welche dabei hilft, die Schärfe und Qualität

der erfassten Bilder zu maximieren. Dank

hoher Bildauflösung und Vergrößerung

von Fehlern minimiert die Inspektionsmaschine

die Akzeptanzschwelle, wodurch

die Wahrscheinlichkeit fehlerhafter Ausschüsse

auf ein Minimum reduziert wird.

Die Erkennung von kleinsten Fehlern und

Mängeln wird durch bis zu acht hochauflösende

RGB GiGE Farb-Zeilenkameras mit

bis zu 4 096 Pixeln gewährleistet, welche bis

zu 16 Bilder pro Produkt mit einer Bildauflösung

von 0,0025 mm 2 erstellen. Das ergonomische

Design der Maschine ermöglicht

einen schnellen Austausch sowie rasche

Reinigungs- und Wartungsarbeiten mit gut

zugänglichen und werkzeuglos austauschbaren

Formteilen für eine einfache Handhabung.

Ein standardmäßig eingebautes

Absaugsystem zur Beseitigung von Staub an

verschiedenen Stellen reduziert den Reinigungsaufwand

enorm.

01 Die Inspektionsmaschine prüft Tabletten und

Kapseln mit einer Genauigkeit von bis zu 50 μm

70 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Die vielfältigen Maschinenfunktionen

nutzen

Die Maschine wird über ein einziges benutzerfreundliches

19-Zoll-Touchscreen-

Display gesteuert und bietet eine einfache

Bedienbarkeit bei der Erstellung von neuen

Formaten durch einen Einrichtungsassistenten,

der den Benutzer in der Definition

aller Steuerungsparameter und Annahmeschwellen

unterstützt und damit eine leichte

und effektive Konfiguration ermöglicht. Als

weitere Maschinenfunktionen ist die Erstellung

einer Rezeptur-Datenbank zu nennen.

CFR 21 Audit Trail Reporte können als PDF-

Datei gespeichert werden und über einen

Netzwerk-Drucker ausgeruckt werden. Weitere

Funktionen, die auf dem grafischen

Touchscreen-Display angewählt werden

können, sind die Kontrollmöglichkeit aller

Kameras, die Darstellung von Maschinenstaus

und die Anzeige des Dialogbildschirms.

Zudem lassen sich damit alle Kontrollparameter

und Toleranzen einstellen. Ferner ist

die Anzeige der Bilder der letzten 20 ausgesonderten

Produkte möglich. Für den

Export von Belegen, Berichten und den aufgenommenen

Bildern sind USB- und Ethernet-Anschlüsse

vorhanden.

Gewährleistung einer optimalen

Bilderfassung

Die TCI bietet auch in Sachen Sicherheit für

den Anwender viele Vorteile. Etwa bei der

02 Die genaue Positionierung vor den

Kameras wird mit einem Vakuum-System

sicher gewährleistet

Öffnung der Sicherheitsvorrichtungen, beim

Unterschreiten der Mindestlast, bei Pro blemen

mit dem Luftsystem oder bei gescheiterter

Aussonderung wird dies durch farbige

Warnlichter, -Summer und Monitor-Dialoge

kenntlich gemacht.

Die Inspektionsmaschine von Antares

Vision stellt eine gute mechanische Handhabung

sicher, was dabei hilft, Schäden

an den inspizierten Produkten zu verhindern

und eine optimale Bilderfassung zu

gewährleisten. Mit der TCI sind automatische

Inspektionen möglich, die bisher nur

manuell realisierbar waren. Zudem sind sie

auch für Produkte geeignet, die sich noch

in der Entwicklung befinden sowie für

notwendige Testserien bei neuen Produktanmeldungen.

Die Premium Inspektionsmaschinen

TCI helfen dabei, unnötige

Ausschüsse im Bereich der Sekundär­ Verpackung

zu reduzieren. „Seit zehn Jahren

ist Antares Vision ein standardsetzender

Hersteller von Inspektionsmaschinen für

alle Arten von Pharma behältern, gekennzeichnet

durch robuste Validierungsverfahren,

leistungsstarke Ergebnisse und

stetige Verbesserungen“, bestätigt Emidio

Zorzella, CEO bei Antares Vision in Brescia,

Italien.

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Embedded Vision

Bedeutung und Eigenschaften der

MIPI CSI-2-Kamera-Schnittstelle

Peripherie (Lagesensoren, Kameras, Eingabeschnittstellen

usw.) zu standardisieren,

um kostengünstiger und nachhaltiger zu

entwickeln. Ein bekannter MIPI-Standard ist

die CSI (Camera Serial Interface)-Schnittstelle,

die wir in ihrer am weitesten verbreiteten

Version, nämlich als CSI-2, näher

beleuchten werden.

Der Anteil an Embedded-Vision-

Applikationen und -Systemen

nimmt weiter zu. Sie bestehen

aus Boardlevel-Kamera und

Processing Board und bewältigen

auf effiziente Weise zahlreiche

Aufgaben der industriellen

Bildverarbeitung. Wesentliche Rolle

hierbei spielt die Kameraschnittstelle.

Worauf Systementwickler dabei

achten sollten und welche

Bedeutung MIPI hat, erfahren Sie

in folgendem Beitrag.

Dr. Thomas Rademacher ist Product Market

Manager bei der Basler AG in Ahrensburg

In letzter Zeit gibt es immer mehr Embedded-Vision-Applikationen

auf dem Markt.

Dabei handelt es sich um Systeme, die auf

einem Embedded Processing Board und

einem Kameramodul basieren und kostengünstig

und effizient Vision-Aufgaben bewältigen

können. Das Interface, die Verbindung

zwischen Kameramodul und Hostseite,

spielt beim Embedded-Vision-System

eine wesentliche Rolle. Hier können z. B.

Plug-&-Play-fähige USB-3.0-Schnittstellen

oder aber – gerade für FPGA-basierte Systeme

– LVDS-basierte Schnittstellen (Low

Voltage Differential Signaling), verwendet

werden. Für viele Fälle ist aber besonders

das MIPI CSI-2-Interface die geeignete Wahl.

Welche Bedeutung und welche Eigenschaften

hat diese Schnittstelle im Embedded-

Vision-Bereich?

Was ist MIPI?

Die MIPI (Mobile Industry Processor Interface

Alliance) ist ein Zusammenschluss

nahezu aller Hersteller von Applikationen

oder Hardware der mobilen Kommunikations-

und Unterhaltungselektronikindustrie.

Sie verfolgt das Ziel, alle wichtigen

Schnittstellen zwischen Mobilprozessor und

MIPI CSI-2 im Vergleich zu

Industriestandards wie GenICam

Die MIPI CSI-2-Spezifikation beschreibt

zum einen den physikalischen Layer der

Signalübertragung (D-PHY beziehungsweise

C-PHY), zum anderen das darauf aufsetzende

CSI-Protokoll zur Bilddatenübertragung.

Außerdem spezifiziert dieser Standard

noch ein Interface zur Kamerakonfiguration

über I²C, nämlich CCI (Camera Control

Interface).

Die Übertragung der Bilddaten erfolgt

seriell über einzelne „Lanes“. Die maximale

Bandbreite skaliert dabei mit der Anzahl

dieser Lanes, in der Praxis typisch sind zwei

bzw. vier Lanes.

Die Begriffe C-PHY und D-PHY bezeichnen

die physikalische Realisierung und die maximale

Übertragungsrate jeder Lane. Zurzeit

ist D-PHY mit differentieller Übertragung

über zwei Leitungen plus einer für alle Lanes

gemeinsamen Clock-Leitung verbreitet,

die eine maximale Datenrate von 2,5 GBit/s

pro Lane erlaubt. Das Protokoll zur Konfigurierung,

das Camera Control Interface,

basiert physikalisch auf dem I²C-Standard,

ist aber je nach Hersteller im Detail recht

unterschiedlich.

Generell ist die MIPI CSI-2-Spezifikation

sehr nah an der Hardware. Im Gegensatz zu

den im Bildverarbeitungsmarkt üblichen

Standards aus der GenICam-Familie fehlen

bei MIPI CSI-2 ein standardisierter Software-

Stack, eine standardisierte Programmierschnittstelle

(Application Programming

Interface, API, wie zum Beispiel GenAPI)

und eine standardisierte Bilddatenschnittstelle

(wie beispielsweise GenTL).

Welche Vorteile bringt die

MIPI-Schnittstelle?

Der Mobilmarkt ist riesig und Mobilprozessoren

werden in hohen Stückzahlen produziert.

Daher sind sie zu geringen Preisen

erhältlich. Viele Hersteller von ehemals

reinen Mobilprozessoren (z. B. Qualcomm,

Rockchip) haben die Bildverarbeitungsindustrie

als einen interessanten Markt

entdeckt und bieten ihre Produkte jetzt

auch in kleineren Stückzahlen und mit

Langzeitverfügbarkeit für industrielle Applikationen

an. Auf der anderen Seite sind

mittlerweile auch eher typisch industrielle

72 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Embedded-Prozessoren mit MIPI CSI-

2-Schnittstellen ausgestattet, sodass sich hier

für den Bildverarbeitungsmarkt diese neue Kamera-schnittstelle

anbietet.

CSI-2 erlaubt extrem schlanke Designs, bei

denen Sensoren beziehungsweise Kameramodule

mit sehr hoher Bandbreite verwendet

werden können. Daneben verschafft die große

Modellvielfalt dem Entwickler auch Wahlfreiheit

fürs Design des optimalen Systems je nach

Vorgabe der Anwendung. Mit MIPI CSI-2 sind

sehr kleine Bauformen möglich. Dies ist sonst

eher die Domäne von LVDS-basierten Anbindungen,

keinesfalls jedoch die von USB 3.0, die

durch die Stecker deutlich mehr Platz be nötigt.

Die MIPI CSI-2-Schnittstelle erlaubt die Übertragung

der Bilddaten direkt vom Kameramodul

oder Sensor an den Prozessor. Eine Zwischenverarbeitung

wie bei USB 3.0, entfällt, d. h. die

Daten ‚nehmen keinen Umweg‘, was die Prozessorlast

senkt und entsprechende Hardware

erspart.

Welche Einschränkungen gibt es?

So verführerisch all dies klingt, es gibt leider

auch einige Hürden bei MIPI CSI-2, die entwicklungsseitig

zu bedenken sind:

n Kabellänge: Erlaubt sind leider nur kurze Kabellängen

von meist nicht mehr als 20 bis

30 cm. Das ist für mobile Applikationen wie

Smartphones kein Thema, kann jedoch für

viele industrielle Applikationen ein K.-o.-

Kriterium darstellen

n Stecker: Die MIPI Alliance hat leider keinen

Stecker standardisiert. Der Anschluss eines

Sensors/Kameramoduls muss also immer

individuell erfolgen. Eine Anpassung der

Hardware – zum Beispiel durch eine Adapterpla

tine – ist also meist unumgänglich

n Treibersupport: Leider sind im MIPI CSI-

2-Standard auch weder Treiber- noch Software-Stacks

definiert. Die eigene Anpassung

eines Sensors oder Kameramoduls an den

CSI-2-Treiber eines gegebenen System-on-

Chips (SoCs) muss i. d. R. der Entwickler

übernehmen. Bei der Auswahl eines für einen

SoC vorgesehenen Sen -sors/Kameramoduls ist

daher auf passende Treibers zu achten; das

schränkt die Sensor- bzw. SoC-Auswahl ein

n Pixelformate: Die meisten CSI-2-Treiber

unterstützen nur wenige Pixelformate

n Kamera-API: Wer in der Bildverarbeitung zu

Hause ist, hat sich an die Standards

der GenICam-Familie gewöhnt, die durch das

standardisierte Kamera-API den vollen Zugriff

auf alle Features einer Kamera garantiert

Anders ist dies bei MIPI CSI-2: Das Fehlen standardisierter

Feature-Bezeichnungen und eines

standardisierten APIs erschwert hier die Wiederverwendung

von existierendem Code bei der

Migration von einem Kameramodul auf ein

anderes oder eines SoCs auf einen anderen. All

dies lässt sich mit Aufwand überwinden, allerdings

mit möglichen Folgen für Entwicklungsund

Herstellkosten.

Zusammenfassung

Die MIPI CSI-2-Schnittstelle ist für Embedded-

Vision-Systeme geeignet, bei denen ein schlanker

und kostenoptimierter Aufbau gewünscht ist.

Die Integration eines entsprechenden Kameramoduls

ist aber mit einem gewissen Aufwand

verbunden, insbesondere softwareseitig. Es

müssen ggf. Treiber und die Bilddatenschnittstellen

an die Applikationen angepasst werden.

Da neben sind auch andere, z. B. hardwareseitige

Einschränkungen zu beachten.

Damit also der Systementwickler seinen Arbeitsaufwand

zuverlässig abschätzen kann,

muss er Umfang und Kompatibilität der Treiber

sowie ggf. vorhandene Kamerasoftware und

deren SW-Schnittstellen berücksichtigen. Vorteilhaft

ist es dann, wenn passende Treiber

existieren, die neben dem reinen Bilddatenfluss

auch weitere Features, beispielsweise zur

Kamerasteuerung Softwareschnittstellen anbieten.

Dann kann ein effizientes Vision-

System aufgebaut und damit ein leistungsfähiges

Endprodukt realisiert werden.

Bilder: Aufmacher Fotolia, sonstige Basler AG

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01 Embedded-Vision-System, bestehend aus

DragonBoard 820c und Basler Dart-Kameramodul

mit BCON für MIPI-Schnittstelle

02 Auch wenn ein Flachbandkabel Vorteile bietet,

ein Stecker ist in der MIPI-Spezifikation nicht

definiert

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Exakt vermessen

Lasermodule verbessern den Wirkungsgrad bei Dünnschicht-Solarmodulen

In der Produktion von Photovoltaik-

Modulen spielen Lasermodule eine

entscheidende Rolle. Sie sorgen für

eine einwandfreie Qualitätssicherung

und ermöglichen somit einen hohen

Wirkungsgrad der fertigen Anlagen.

Peter Stiefenhöfer,

Inhaber PS Marcom

Services, Olching

Bei einem herkömmlichen kristallinen

Solarmodul auf Basis eines hochreinen

Silizium-Wafers werden eine hohe Anzahl

einzelner Solarzellen verlötet und zwischen

einer Glasscheibe und einer Folie montiert.

Die einzelnen Wafer sind bis zu 100 mal dicker

als die Halbleiterschicht CIGS (Kupfer-

Indium-Gallium-Diselenid) auf einem

Dünnschicht-Modul. Diese wird in einer

Vakuumanlage, in nur einem Prozessschritt,

direkt auf eine Glasscheibe aufgedampft.

Entsprechend höher ist bei der

kristallinen Technologie der Einsatz von

teurem Halbleitermaterial. Zudem entfällt

bei der Dünnschicht-Technologie durch

das direkte Aufbringen des Halbleiters auf

das Glassubstrat der arbeitsintensive und

aufwändige mehrstufige Prozess der Rohsilizium-,

Wafer-, Zell- und Modul-Herstellung.

„Die CIGS-Absorberschicht hat eine Dicke

von nur ca. 2 µm und ist somit etwa 40

bis 50 mal dünner als ein menschliches

Haar. Die positiven Auswirkungen auf die

Herstellkosten durch die Einsparung des

Materials und durch weniger Prozessschritte

liegen auf der Hand“, betont Bernd

Sattler, Abteilungsleiter Bildverarbeitung

der Manz AG in Reutlingen. Die Manz AG

ist mit der CIGSfab Anbieter einer schlüsselfertigen,

vollinte grierten Produktionslinie

für die Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen.

Der Herstellungsprozess

der 600 ×1 200 mm großen Solarmodule

bei Manz erfordert höchste Präzision.

Die wesentlichen Schritte beschreibt Sattler

wie folgt: „Das Trägermaterial wird in mehreren

Prozessschritten beschichtet und

strukturiert. Die gesamte Fläche muss dabei

in kleinere Zellen unterteilt werden, da auf

der Gesamtfläche sehr viel Strom anfällt.

Durch eine Reihenschaltung dieser kleinen

Zellen kann die Spannung von etwa 0,6 V

pro Zelle auf z. B. rund 80 V pro Modul erhöht

werden.“ Erforderlich sind dafür drei

Auftrennschritte, von denen zwei mit einem

Bearbeitungslaser und einer mit einem speziellen

Gravier stichel realisiert werden.

74 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


01 (Links) In der P2-Strukturierungsmaschine werden zwei Laser-

Bearbeitungsköpfe parallel betrieben, weshalb zwei Beleuchtungslaser

von Z-Laser auf einer Einheit im Einsatz sind

02 Schichtaufbau eines CIGS-Solarmoduls im Querschnitt: die

integrierte Serienverschaltung entsteht durch die mit P1, P2 und P3

bezeichneten Auftrennschritte

Fehler frühzeitig erkennen

Für die korrekte Funktion jedes Moduls müssen

die Strukturen zur Verschaltung der

Solarzellen-Dioden fehlerfrei aufgebracht

werden. Aus wirtschaftlichen Gründen macht

es Sinn, diese Strukturierungslinien nach

jedem Auftrennschritt zu überprüfen, um fehlerhafte

Module frühzeitig zu erkennen, sofort

aus dem Prozess zu nehmen und somit keine

unnötigen Kosten zu verursachen.

Vermessen werden die Breiten und Abstände

der Strukturierungslinien, die sogenannte

Dead-Area sowie Strukturierungsabstände.

Exakte Messergebnisse haben dabei

direkten Einfluss auf die Qualität der

produzierten Solarmodule: Als Dead-Area

bezeichnet man die Flächen, die zur Strukturierung

erforderlich sind, jedoch keinen

Strom erzeugen. Je kleiner diese Bereiche

gefertigt werden können, desto höher ist

der Wirkungsgrad des gesamten Solarmoduls.

Mit den gemessenen Ergebnissen werden

die Strukturierungsanlagen eingestellt,

die Abstände konstant gehalten und somit

letzendlich der Wirkungsgrad optimiert.

Hohe Anforderungen

Die als P1 und P2 bezeichneten Strukturierungslinien

werden von einem Festkörper-

Bearbeitungslaser im infraroten Bereich erzeugt.

Vor allem bei der Einbringung der

P2-Linie kommt der Laserbeleuchtung besondere

Bedeutung zu: Um die Dead-Area

zu minimieren, wird während der Einbringung

der zweiten Linie (P2-Struktur) die

Position des Lasers aktiv geregelt, um diese

möglichst nahe und parallel zur bereits vorhandenen

P1-Struktur zu erzeugen.

Sattler beschreibt, wie sein Team diese

Aufgabe gelöst hat: „Der Bearbeitungslaser

für den P2-Prozess wird mittels einer sehr

schnellen Matrix-Kamera positioniert. Sie

misst die P1-Linie mit einer Frequenz von

1 000 Hz und einer Genauigkeit von weniger

als 5 µm im Vorlauf zum Bearbeitungslaser

ein. Die so erfassten Daten werden dann direkt

an den Laserscanner übertragen, der eine

zweite Linie parallel zur ersten Linie schreibt.“

Neben der Genauigkeit und der Frequenz

bestand die wesentliche Herausforderung

laut Sattler dabei darin, den für die Beleuchtung

eingesetzten Laser sicher vom Bearbeitungslaser

zu trennen, sodass der Bearbeitungslaser

weder die Kamera noch den

Beleuchtungslaser beschädigt. „Die ganze

Integration in den optischen Pfad der Laserkomponenten

konnten wir nur durch eine

enge Zusammenarbeit mit unserer Laser-Prozessgruppe

und der mechanischen Konstruktion

realisieren“, so der Abteilungsleiter.

Auch die Auswahl der optimalen Laserbeleuchtung

war nicht einfach, erinnert sich

Sattler: „Wir benötigten dafür eine Wellenlänge

von über 1 000 nm, da die verwendete

CIGS-Schicht der Solarzellen ab da beginnt,

transparent zu werden und die geeignete

CMOS-Kamera in diesem Bereich noch

empfindlich genug ist, um ein verwertbares

Bild zu erzeugen.“

Spezialisierte Lasermodule

Während der Designphase der Anlagen verwendeten

Sattler und seine Kollegen einen

eigens entwickelten Prototypen für die Beleuchtung.

„Als es dann ans Seriendesign

ging, suchten wir nach einem Partner, der

mehr Expertise im Bereich von Laserdioden

hatte“, so Sattler. „Das Angebot von Z-Laser

war für uns die sicherste und interessante

Variante. Die Hardwarekosten waren dabei

zwar etwas höher als von uns kalkuliert, doch

das konnten wir dadurch kompensieren,

dass die Module sehr exakt gefertigt und vorjustiert

waren. Die Justage-Zeiten in den Maschinen

waren dadurch deutlich geringer als

ursprünglich geplant.“ Die Baugröße bereitete

den Manz-Entwicklern zu Beginn Kopfzerbrechen.

„Diese Herausforderung konnten

wir jedoch mit einigen guten Ideen in der

mechanischen Konstruktion meistern.“

Sattler nennt ein weiteres wichtiges Argument,

mit Z-Laser zusammenzuarbeiten:

„Die für diese Vermessung benötigte Laserdiode

wurde exakt von uns vorgegeben. Unser

Partner hatte bereits ein Lasermodul zur Verfügung,

in dem diese Laserdiode mit geringem

Aufwand eingesetzt werden konnte.“ Die

Zusammenarbeit lief laut Sattler sehr gut:

„Schon der erste Prototyp und auch die späteren

Serienmodelle, die wir über Z-Laser erhielten,

haben auf Anhieb funktioniert. Z-Laser

konnte uns sehr schnell eine Lösung für unsere

anspruchsvolle Herausforderung bieten.“

Auch bei der Qualitätsinspektion der Module

nach jedem der drei Prozessschritte

sorgen Lasermodule im Durchlicht für eine

optimale Beleuchtung, um perfekte Kamerabilder

zu ermöglichen. In einem zweiten

Messsystem wird in der finalen Qualitätsinspektion

das ganze Substrat mit einem

Contact-Image-Sensor gescannt, um die

Vollständigkeit der Linien des dritten Strukturierungsprozess

sicherzustellen und um

Beschädigungen zu erkennen.

Bilder: Manz, Z-Laser

www.z-laser.com

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 75


Befehlssätze für Vision-Sensor

beliebig kombinierbar

Vision-Sensoren mit Befehlssätzen wie Barcode, DMC, OCR/OCV

Lesen, Mustervergleich oder Messtechnik, bietet EVT mit EyeSens

an. Die Befehlssätze können beliebig erweitert werden, zum

Beispiel kann ein Barcode-Reader auch mit einem QR-Code

Lese-Befehl oder OCR-Lese-Befehl ausgestattet werden. Oder aus

dem Mustervergleichssensor kann ein kombinierter Messtechniksensor

werden. Zusätzlich sind die Sensoren mit Optik und

Beleuchtung ausgestattet, wahlweise auch mit verschiedenen

Brennweiten und LED-Farben. Der EyeSens UR kann direkt per

Spezialbefehl mit dem UR-Roboter kommunizieren. Mit ihr ist

nur ein einziger Befehl ist nötig, um den Roboter anzusteuern.

Die Einsatzbereiche reichen von Automotive, Lebensmittel- und

Getränkeindustrie über Elektronik- und Halbleiterindustrie bis

zu Pharma- und Medizintechnikindustrie. Die EyeVision Software

unterstützt die Kommunikationsprotokolle Modbus, Ethercat,

PLC-Link, Beckhoff EtherLink, EyeLink, und Profinet.

www.evt-web.com

Objektive gegen Stöße gewappnet

Fujifilm hat, nachdem es den Einfluss von Stößen und Vibrationen

auf industrielle Kameraobjektive mit Festbrennweite

untersucht hat, die Fujinon Anti Shock+Vibration-Technologie

entwickelt. Die Tests hatten ergeben, dass sich die optische

Achse eines Objektivs um bis zu 26 µm verschiebt, was bei

Sony Pregius-Sensoren der 2. Generation ca. 7 Pixeln entspricht.

Zudem sinkt das Auflösungsvermögen teils deutlich ab. Das neue

Objektiv-Design enthält deshalb eine elastische Fixierung der

internen Linsenelemente. Mit dieser Fixierung wird die Verschiebung

der optischen Achse auf 4 µm reduziert und der Verlust

des Auflösungsvermögens minimiert. Diese Objektive bieten

auch langfristig eine stabile Performance trotz Stößen und Vibrationen,

die in der industriellen Bildverarbeitung unvermeidbar

sind. Mit dem Anti-Shock+Vibration-Design ausgestattet sind

bereits alle Objektive der HF-12M-Serie für Pixelgrößen ab

2,1 µm sowie die HF-5M-Serie für Pixelgrößen ab 3,45 µm.

www.fujifilm.eu

Deep-Learning-Funktionen erweitert

Das Release 2018b von Matlab und Simulink enthält Erweiterungen

für Deep Learning, sowie neue Funktionen und Verbesserungen

in allen Produktfamilien. Die Deep Learning Toolbox bietet ein

Framework für Entwurf und Implementierung tiefer neuronaler

Netze. Bildverarbeitungs-, Computer-Vision-, Signalverarbeitungs-

und Systemingenieure können Matlab nun nutzen, um

komplexe Netzarchitekturen leichter zu entwerfen und die Leistung

ihrer Deep-Learning-Modelle zu steigern. Der Hersteller Mathworks

ist der ONNX-

Community beigetreten,

die sich für

Interoperabilität

einsetzt. Mit der

ONNX-Konvertierungsfunktion

im

Release 2018b

können Modelle

von Frameworks wie

PyTorch, MxNet und

TensorFlow importiert und dorthin exportiert werden. So können

in Matlab trainierte Modelle auch in anderen Frameworks verwendet

werden und umgekehrt. Außerdem enthält das Release

Referenzmodelle, auf die mit einer einzigen Codezeile zugegriffen

werden kann. Weitere Importfunktionen ermöglichen die Verwendung

von Modellen aus Caffe und Keras-TensorFlow. Mit dem

Release will MathWorks eine höhere Produktivität für Anwender

vieten und die Benutzerfreundlichkeit verbessern.

www.mathworks.de

76 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018

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Embedded Imaging

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Das Embedded Imaging Kit

phyboard-Nunki von Phytec

nutzt die beiden Image

Processing Units des i.MX-6-

Quad-Prozessors optimal aus

und ermöglicht Anwendungen

mit mehreren Kameras. Die

beiden Kameraports sind über

fünf physikalische Interfaces

erreichbar: zwei parallele

phyCAM-P Schnittstellen,

zwei serielle phyCAM-S+

Schnittstellen sowie ein MIPI-

Kamerainterface. Prozessormodule

mit dem neuen i.MX 8

Quad Max-Prozessor werden

Laserlinienspiegel mit mehr Beschichtungen

Edmund Optics bietet zusätzliche Beschichtungen und Größen für die Laserlinienspiegel Techspec

Nd:YAG an. Diese Spiegel bieten die hohe Reflexion, Oberflächenqualität und -genauigkeit, die für

viele Nd:YAG- und Nd:YLF-Laseranwendungen benötigt werden, einschließlich der Strahlführung

und -lenkung von Hochleistungs-Laserstrahlen bis zur 4. Harmonischen bei 266 nm. Die Laserlinienspiegel

bieten Zerstörschwellen bis zu 5 J/cm 2 bei 355 nm und 10 ns Laserpulsen. Sie besitzen

eine reflektierende Beschichtung und spezifisch ausgelegte Zerstörschwellen. Zweibandige Spiegel

für die Reflexion elementarer und frequenzverdoppelter Laserlinien sind

ebenfalls erhältlich. Sie können zur Reflexion der elementaren 1064-nm-

Linie und des dazugehörigen Ausrichtungsstrahls eingesetzt werden. Die

Spiegel werden aus UV-Quarzglas hergestellt, um thermische Stabilität zu

gewährleisten.

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Beides geht!

Präzise Inspektion bei hoher Geschwindigkeit: LXT-Kameras.

ab 2019 verfügbar sein. Der

Prozessor wurde von NXP

unter Berücksichtigung der

Anforderungen von Embedded-Imaging-Applikationen

entwickelt. Zudem bietet der

Hersteller Entwicklungskits

an, die Standard Single Board

Computer beinhalten, die

direkt in der Serie eingesetzt

werden können oder die Basis

für individuelle Entwicklungen

bilden. Bildverarbeitung lässt

sich so in das Produkt integrieren,

zum Beispiel für den

Einsatz in Medizintechnik,

Traffic und Logistik, in

Energiesystemen oder in

der Qualitätskontrolle. Das

Produktportfolio der vollintegrierbaren

Kameramodule

wird durch ein neues

phyCAM-Kameramodul mit

Global Shutter und 1 MP

Auflösung erweitert. Dieses

Kameramodul hat ein neues

phyCAM-M-Interface.

Mit den neuen LXT-Kameras müssen Sie sich

dank aktuellsten Sony ® Pregius Sensoren und

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Neue Maßstäbe in der Bildverarbeitung

Die industrielle Kamera Flir Firefly ist in der

Tat eine Neuheit: Sie vereint die wichtigsten

Funktionen industrieller Kameras mit der

Leistung von Deep Learning. Ihr kompakter

Formfaktor und die geringe Leistungsaufnahme

machen sie ideal für Mobilgeräte. Der neueste

Global Shutter CMOS erzielt eine hervorragende

Bildqualität. Sie verfügt zudem über eine integrierte

Intel Movidius Myriad 2 VPU (Visual Processing Unit), um ein

trainiertes neurales Netzwerk direkt über die Kamera für Inferenzen

am Netzwerkrand zu nutzen. Zum Einsatz kommt eine

neue Generation Pregius-Sensoren von Sony, die mit einer

Pixelgröße von 4,5 µm und eine noch höhere Bildqualität bieten.

Zerstörungsfrei verdeckte Materialfehler

finden

Infratec bietet ein Paket für die Lock-In-Thermografie an. Es

besteht aus der Thermografiekamera VarioCAM HDx – als stationäres

oder handgehaltenes Modell – und der Thermografiesoftware

IRBIS 3 active sowie der passenden Triggereinheit und

Verbindungskabeln. Durch das gezielte Einbringen oder

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Teilelokalisierung in 2D und 3D

Das Portfolio Robot Vision von Sick bietet eine Reihe innovativer

Lösungen zur 2D- und 3D-Lokalisierung von Teilen in automatisierten,

robotergestützten Handlingsprozessen. Je nach Aufgabenstellung

werden Streaming-Kameras, Vision Sensoren, SnapShotoder

Smart Kameras zu den „Augen“ des Roboters. Installationsund

bedientechnisch sind die Systemlösungen auf eine einfache

Integration und schnelle Betriebsbereitschaft ausgelegt, sie enthalten

alle erforderlichen Softwaretools.

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Erzeugen eines Wärmestromes kann man Prüfobjekte zerstörungsfrei

auf verdeckte Materialfehler untersuchen. Bereits bei

geringsten Verlustleistungen lassen sich Fehler sicher lokalisieren.

Der Mikrobolometerdetektor der Kamera bietet 640 × 480 IR-Pixel.

Die Präzisions-Wechseloptiken reichen vom Standardobjektiv

über Makrovorsätze bis hin zu einem Hochleistungs-Mikroskopobjektiv,

mit dem sich Strukturen bis zu einer Pixelgröße von

17 μm abbilden lassen. Das GigE-Interface sorgt für eine Übertragung

der Aufnahmen in Echtzeit. Die Software unterstützt

Analysen, bei denen die Temperaturunterschiede zwischen

defekten und intakten Strukturen äußerst gering ausfallen.

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Framegrabber unterstützen CoaXPress 2.0

Top-Technologie Highspeed-Video

Damit können sporadische Störungen, unerklärliche

Ausschüsse und Anlagenstillstände exakt analysiert

und dadurch verhindert werden.

Phantom Miro LC 321S mit aufklappbarem Display

benötigt keinen separaten Rechner. Alle Einstellungen

direkt per Touchscreen. Integrierte Software

mit wichtigen Messfunktionen: Messungen von

Zeit, Position, Distanz, Geschwindigkeit, Winkel

und Winkelgeschwindigkeit.

www.hsvision.de

Messe VISION: Halle 1 Stand H31

Die Framegrabber Matrox Rapixo CXP von Rauscher unterstützen

Version 2.0 des Schnittstellenstandards CoaXPress für Machine-

Vision-Anwendungen. Die Serie erreicht Datenraten von bis

6,25 Gbit/s (CXP-6) bzw. bis 12,5 Gbit/s (CXP-12). Die PCIe 3.1x8

Host-Schnittstelle passt zu der maximalen Eingangsbandbreite

der CXP-Verbindungen. Die CXP-Links werden über BNC-Stecker

angeschlossen und ermöglichen so die homogene Verbindung

mit neuen Kameras. Die Unterstützung von Power-over-CoaXPress

PoCXP vereinfacht die Systemkonfigurationen und kombiniert

auf demselben Koaxialkabel die Spannungsversorgung mit der

Befehls- und Datenschnittstelle der Kamera. Die Serie verfügt

über vier Anschlüsse zum Betreiben von vier unabhängigen

Kameras oder durch Verbindungsaggregation die Verarbeitung

noch höherer Datenraten.

Sie bietet

genügend integrierten

Speicher, um eingehende

Bilddaten in

Situationen zu puffern,

in denen der Computer

vorübergehend keine

Daten empfangen

kann.

www.rauscher.de

78 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018

High Speed Vision.indd 1 08.10.2018 15:04:19


Polarisationskamera mit neuem Sensor

Sony stellt mit der XCG-CP510 die

erste einer neuen Kategorie von

Bildverarbeitungskameras vor. Die

Kamera, die auf dem neuesten Global

Shutter CMOS-Sensor IMX250MZR

basiert, verwendet Monochrom-

Quad-polarisierte Filter, um polarisiertes

Licht in vier Ebenen zu

erfassen. Um das bestmögliche Bild vom Sensor zu erhalten,

wurde das Design des XCG-CP510-Moduls optimiert und liefert

nun 5,1-MP-polarisierte S/W-Bilder mit 23 fps, die per GigE-

Schnittstelle übertragen werden. Anwendungen finden sich in

der Festigungs-, Spannungs- und Belastungsprüfung, Kontrastverbesserung,

Erkennung von Kratzern, Objekten, Entfernung

und Ausbesserungen – alles über ein einzelnes Bild. Die kleine

Kamera umfasst mehrere Trigger-Modi: Flanken- und Pulsweitenerkennung,

Bulk-Trigger, sequenzieller Trigger, freie

Sequenzeinstellung und eine

Burst-Trigger-Funktion. Zudem

kann das Modul über

Hardware- und Softwaretrigger

oder auch über das IEEE1588-

Precision-Timing-Protokoll

ausgelöst werden.

www.sony.net

Anzeige

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Für die QS

Prüf‐ und Lichtsysteme

auch als Speziallösungen

www.optometron.de

Leistungsstarke Flächen- und

Zeilenkameras

Jai präsentiert neue industrielle Flächen- und Zeilenkameras.

Eine prismabasierte RGB-Farbzeilenkamera auf Basis einer

abwärtskompatiblen 10-GBASE-T GigE Vision-Schnittstelle ist

die Sweep+ SW-4000T-10GE. Sie bietet eine Auflösung von

4 096 Pixeln pro Kanal und Geschwindigkeit von über 100 kHz.

Die Sweep-Serie wurde außerdem um eine trilineare Hochgeschwindigkeits-CMOS-Farbzeilenkamera

erweitert. Zu

den Features der

SW-4000TL-PMCL

gehören horizontales

und vertikales

Binning, eingebaute

Farbraumkonvertierungsfunktionen

sowie

ein direkter Encoderanschluss

und die automatische Erkennung der Scanrichtung.

Die 12,4 MP-Flächenkameras der Spark-Serie sind besonders

rauscharm. Farbmodelle verfügen z. B. über mehrere Farbraumkonvertierungen,

eine integrierte 5x5-Debayering-Funktion

und eine 6-Wege-Farbverbesserungsfunktion. Die Apex-Serie

wurde mit 3-CMOS-Farb-RGB-Flächenkameras erweitert, die

anspruchsvollste Farbbildverarbeitungsanwendungen

ermöglichen.

Optometron.indd 1 14.03.2018 08:06:37

Hohe Datenraten mit geringen Latenzen

www.jai.com

Silicon Software ergänzt den Framegrabber microEnable 5 marathon

ACX/VCX-QP durch die zwei weiteren microEnable 5 marathon

ACX-DP und -SP. Mit ihnen wird auf den CoaXPress-Standard gesetzt,

der mit hohen Bandbreiten, Echtzeit-Bildverarbeitung mit

geringen Latenzen und einer Verkabelung bis 100 m für industrielle

Multi-Geräte- und Multi-Kamera-Unterstützung geeignet ist. Die

beiden neuen Framegrabber stellen die kleinere Variante mit einem

oder zwei Kameraports für Single Link bis Dual-Link-Kameras dar.

www.silicon.software.de

Intelligentes Temperaturenmanagement

Die smart-light Flächenbeleuchtungen A-CLR von Vision & Control

sind mit Hochleistungs-LEDs ausgestattet, die Bestrahlungsstärken

bis 3 440 W/m 2 im Dauerbetrieb und bis 11 800 W/m 2 im Blitzbetrieb

ermöglichen. Sie lassen sich an einen digitalen Beleuchtungscontroller

der Serie Vicolux DLC3005 anschließen. Ihr

intelligentes Temperaturmanagement stellt sicher, dass die Geräte

stets innerhalb ihrer „Wohlfühlzone“ betrieben werden und so

eine maximale Gebrauchsdauer erreichen. Neben einem digitalen

Temperatursensor verfügt das Temperaturmanagement über

einen Flash-Speicher, in dem die Grenzwerte für Dauer- und

Blitzbetrieb abgelegt werden. Auch das Gehäuse aus eloxiertem

Aluminium ist nach thermischen

Gesichtspunkten optimiert. Die

Beleuchtungen sind in den Farben

blau 450, weiß 5K7, IR 860, grün 520

und rot 633 verfügbar. Mit ihren

Vorgängermodellen sind sie

mechanisch kompatibel.

www.vision-control.com

Fokussierung ohne mechanische Verschiebung

0.13x –0.66x für Sensordiagonale bis 16mm

1x –3xfür Sensordiagonale bis 35mm

TelezentrischeObjektive

mitkoaxialer

Lichteinkopplung

verbesserte Bildhomogenitätund

Intensität

austauschbareStrahlteiler

(unpolarisiert, polarisiert)

Integration einer

Verzögerungsplatte

möglich

Telezentrische

Objektivemit

variablem Arbeitsabstand

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Vision in Stuttgart vom

6.11. –8.11.18

Halle 1, Stand H12

SILL OPTICS GmbH &Co. KG

Johann-Höllfritsch-Straße 13 •90530 Wendelstein

Tel. 09129-9023-0 •Fax 09129-9023-23

info@silloptics.de •silloptics.de

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 79

Sill-Optics.indd 1 04.10.2018 11:29:34


Herausragend: Spektrale Röntgenkameras für Anwendungen

in der Mikroskopie, Kristallographie und Forschung

Advacam-Kameras sind direkt konvertierende Einzelphotonen-

Zählpixel-Detektoren. Die Detektor-Technologie wurde in internationaler

Zusammenarbeit unter Leitung des Cern entwickelt. Mithilfe

von Einzelphotonenzählung wird jedes einzelne Photon der Röntgenstrahlung,

das in einem Pixel detektiert wird, gezählt und dessen Energie

bestimmt. Gegenüber herkömmlicher Röntgen-Bildgebung bringt die

Technologie drei große Vorteile mit: höherer Kontrast, deutlich

schärfere Bilder sowie spektrale Informationen der Röntgenstrahlung,

die eine Analyse der Materialzusammensetzung der Probe ermöglichen. Digital Time Delayed

Integration (DTDI) ermöglicht darüber hinaus das fortlaufende Scannen von Proben bei Objektgeschwindigkeiten

bis zu mehreren zehn Metern pro Sekunde. Neben der Röntgenmikroskopie,

-kristallographie und anderen Forschungs- und Laboranwendungen bieten die Kameras großes

Potenzial für zerstörungsfreie Materialtests. Dort werden auch anspruchsvoll zu detektierende

Defekte wie Delamination, Porosität, Fremdkörper und Mikrorisse bei Komposit-Materialien mit

hoher Auflösung erkannt.

www.polytec.de

Smart-Infrarotkameras für Industrie 4.0

Intelligente, in sich geschlossene Wärmebildsysteme sind die Smart-Infrarotkameras

der IRSX-Serie von Automation Technology. Mit einer webbasierten

Konfigurationsoberfläche und Ergebnisanzeige lassen sie sich einfach einrichten.

Sie kommunizieren direkt mit der Prozesssteuerung und eignen sich

so für Industrie 4.0-Anwendungen. Sie vereinen einen kalibrierten Wärmebildsensor

mit einem leistungsstarken Datenverarbeitungsprozessor und vielen

industriellen Schnittstellen in einem kleinen Gehäuse der Schutzklasse IP67. Ein Rechner, spezielle

Wärmebildverarbeitungs-Software oder externe Schnittstellen werden nicht mehr benötigt.

www.automationtechnology.de

Kameras für

kostenorientierte

Applikationen

Baumer erweitert die

Kameraserien CX und EX

um zehn Modelle mit Rolling-

Shutter-CMOS-Sensoren von

On Semiconductor und Sony,

unter anderem aus der

Starvis-Reihe. Die Sensoren

mit Auflösungen von 5, 10,

12 und 20 MP zeichnen sich

durch ein geringes Rauschen

und eine niedrige Wärmeentwicklung

aus. Mit der Global-

Reset-Funktion, bei der alle

Pixel auch gleichzeitig belichtet

werden, können selbst schnell

bewegte Objekte bei voller

Bildqualität ohne Rolling

Shutter-Effekt aufgenommen

werden. Die CX-Serie umfasst

mehr als 80 Modelle, unter

anderem mit Temperaturbereich

von - 40 bis + 70 °C, mit

Belichtungszeiten von 1 µs bis

60 s und mit Bildraten von bis

zu 1 000 fps bei Verwendung

einer ROI. Die EX-Serie wird

mit seiner Fokussierung auf

Basisfunktionen und einem

CS-Mount angeboten.

www.baumer.com

IMPRESSUM

erscheint 2018 im 31. Jahrgang, ISSN: 2194-1157

Redaktion

Leitender Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar,

Tel.: 06131/992-345, E-Mail: d.schaar@vfmz.de

Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke,

Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de

(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt)

Redakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Inga Ronsdorf (iro),

Tel.: 06131/992-259, E-Mail: i.ronsdorf@vfmz.de

Redaktionsassistenz: Ulla Winter,

Tel.: 06131/992-347, E-Mail: u.winter@vfmz.de,

Doris Buchenau, Angelina Haas,

Melanie Lerch, Petra Weidt

(Redaktionsadresse siehe Verlag)

Gestaltung

Sonja Daniel, Anette Fröder, Anna Schätzlein,

Mario Wüst

Chef vom Dienst

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer

Anzeigen

Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,

E-Mail: o.jennen@vfmz.de

Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,

E-Mail: a.zepig@vfmz.de

Helge Rohmund, Anzeigenverwaltung

Tel.: 06131/992-252, E-Mail: h.rohmund@vfmz.de

Anzeigenpreisliste Nr. 31: gültig ab 1. Oktober 2018

www.vereinigte-fachverlage.info

Leserservice

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Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266

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(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).

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weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor

Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.

Verlag

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zur Feststellung der Verbreitung von

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80 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018


Robuste Digitalkamera mit vielen

Sensorfunktionen

Spiegelersatz, Überwachung kritischer Bereiche oder Hinderniserkennung:

Die mobile Digitalkamera MDC3 von Liebherr bietet

Sensorfunktionen für viele Anwendungen. Mit Schutzart IP6K9K

eignet sie sich für

anspruchsvolle

Einsätze in mobilen

Arbeitsmaschinen.

Sie liefert hochauflösende

Bilder mit

1 280 × 960 Pixel. Sie

erkennt Bewegungen

im erfassten Bereich,

kann die Bewegungsvektoren

ermitteln und damit auch Vorhersagen treffen, wohin

sich Objekte bewegen und wie schnell. Zudem liefert sie Kantenbilder,

womit sie sich als Bildsensor in Systemen zur Umfelderkennung

eignet. Die integrierte HDR-Funktion sorgt dafür,

dass auch bei schlechten Lichtverhältnissen wichtige Bilddetails

verfügbar bleiben. Zudem verfügt die Kamera über einen zusätzlichen

Ethernet-Switch. Dadurch können beliebig viele Kameras

in Serie verbunden werden. Für

die Integration der Kameras ins

Steuerungssystem der Maschine

ist nur ein Ethernet-Anschluss

notwendig.

www.liebherr.com

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Übergang zu neuester Interface-

Technologie

Framos hat den SLVS-EC RX IP-Core für die einfache Sensor-

Anbindung an FPGAs von Xilinx gelauncht. Der FPGA-Block mit

Evaluation Kit macht die Sony SLVS-EC-Schnittstelle mit FPGA-

Designs von Xilinx nutzbar. Er ermöglicht damit den nahtlosen

Übergang zur neuesten Interface-Technologie von Sony und

unterstützt die

Entwicklung

noch leistungsstärkerer

Bildverarbeitungslösungen.

Der

RX IP-Core

reduziert den

Overhead und

die Komplexität

der Implementierung

von Sony-Sensoren mit SLVS-EC. Als On-Chip-Funktionsblock

verbindet er die FPGA-Logik des Kunden mit dem Datenstrom

des Bildsensors, nimmt die Schnittstellendaten an und

verwaltet die Byte-zu-Pixel-Konvertierung für alle verfügbaren

Lane-Konfigurationen. Damit bereitet er einen effizienten Verarbeitungsablauf

auf dem FPGA vor. Die Software des Herstellers

unterstützt SLVS-EC v1.2 mit 1, 2, 4 oder 8 der vom Nutzer konfigurierbaren

Lanes und liefert Pixelformate zwischen 8 und 14 Bit als

Rohdaten.

www.framos.com

Optometron.indd 1 14.03.2018 08:06:37

Weitere Funktionen für alle GigE-Vision-Kameras

Neue GigE-Vision-Kameras von IDS werden mit der Firmware-

Version 1.5 mit erweitertem Funktionsumfang geliefert. Wer

bereits GigE-Vision-Industriekameras des Herstellers verwendet,

kann diese updaten und so die neuen Funktionen nutzen. Der

neue Trigger Controlled Exposure Mode wurde nach Vision Standard

integriert, gleichzeitig aber so erweitert, dass der Kamerabetrieb

auch in Grenzbereichen sichergestellt wird. Anwender

können per Maximalwert definieren, nach dem die Belichtung

auch ohne separates Signal automatisch abgebrochen wird.

Hinzugekommen ist auch die Unterstützung programmierbarer

Zähler. Die neue Timer-Funktion kann beispielsweise Zeit

stoppen oder herunterzählen.

www.ids-imaging.de

Machine-Vision-Software erweitert

Inserentenverzeichnis Heft 5/2018

MVTec präsentiert die aktuellen Software-Releases Halcon 18.11

und Merlic 4. Die Neuerungen bei Halcon 18.11 basieren teilweise

auf Deep Learning, einer Methodik der künstlichen Intelligenz.

Darüber hinaus bietet das Release erweiterte Möglichkeiten

für Embedded Vision. Auch für Entwickler stellt das

Release mehrere Neuerungen bereit. Halcon ist eine umfassende

Standardsoftware mit flexibler Architektur für die industrielle

Bildverarbeitung mit integrierter Entwicklungsumgebung. Die

Software bietet auch umfangreiche Unterstützung von Multicore-

Plattformen und Befehlssatzerweiterungen wie AVX2 oder

NEON. Merlic 4, das neue Release der Software für die schnelle

Erstellung von Machine-Vision-

Komplettlösungen, bietet

mehrere neue Funktionen,

die die Bildverarbeitung weiter

vereinfachen. Eine Besonderheit

unter den neuen Funktionen

dabei ist die Parallelisierung.

www.mvtec.de

Additive, Friedrichsdorf19

Amsys, Mainz19

Analog Microelectronics, Mainz23

Balluff, Neuhausen9

Baumer Optronic, Radeberg77

Conrad Electronic, Hirschau7

Delphin, Bergisch Gladbach5

Dias Infrared, Dresden73

eks Engel FOS, Wenden43

Electronic Assembly, Gilching23

Endress+Hauser,

Weil am Rhein13, 18 a+b

Falcon Illumination MV,

Untereisesheim61

Fujifilm, Düsseldorf71

High Speed Vision, Ettlingen78

iC-Haus, Bodenheim15

icotek, Eschach49

igus, Köln47

IL Metronic, Unterpörlitz20

Keller AG, CH-Winterthur 4. US

Landesmesse Stuttgart, Stuttgart51

LMI Technologies, Teltow65

Matrix Vision, Oppenweiler63

Mesago Messe Frankfurt GmbH,

Stuttgart21

microSYST, Windischeschenbach39

MSR Electronics, CH-Seuzach37

NotaVis, Ettlingen76

Optometron, Ismaning57, 77, 79, 81

Panasonic Deutschland, Hamburg57

Panasonic Electric Works, Ottobrunn3

Rauscher, Olching55

SIKA, Kaufungen22

Sill Optics, Wendelstein79

Stemmer Imaging, Puchheim59

SVS Vistek, Seefeld67

The Mathworks, Ismaning 2. US

TKD Kabel, Nettetal45

Turck, Mülheim33

Vision & Control, Suhl69

W.E.St., Niederkrüchten31

Westfalenhallen Dortmund,

Dortmund29

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 81


Ein Unternehmen

ermöglicht Robotern

die Wahrnehmung

Bis 2020 sollen laut der International Federation of

Robotics (IFR) weltweit mehr als 1,7 Millionen neue

Industrieroboter in Fabriken zum Einsatz kommen. Sie

werden intelligenter und beweglicher und ermöglichen

dadurch ein immer größeres Einsatzgebiet. Einen

wesentlichen Beitrag dazu leisten 3D-Sensoren. Nun

hat das Münchner Start-Up Roboception einen Sensor

sowie die zugehörige Software entwickelt, die es erlaubt,

den Sensor auf spezifische Anwendungen zuzuschneiden.

Ausgerüstet mit einem rc_visard Sensor kann dieser Roboter

selbstständig Objekte erkennen und greifen – unabhängig von

deren Position und Ausrichtung im Arbeitsbereich

Mit einer ambitionierten Zielsetzung ist Roboception 2015

gegründet worden: Das Gründerteam um Geschäftsführer

Dr. Michael Suppa hatte sich nicht weniger vorgenommen, als mit

einer innovativen 3D-Wahrnehmungslösung die Flexibilität von

Robotern signifikant zu verbessern. So sollen Roboter auch für

Bereiche interessant gemacht werden, in denen bisher aus Effizienzgründen

auf deren Einsatz verzichtet werden musste. Damit

war die Idee des rc_visard geboren, den der Mitarbeiter Felix Ruess

(Bild oben) im Rahmen eines Messeauftritts demonstriert. Der einzigartige

3D-Sensor ermöglicht Robotern sowohl die 3D-Messung

als auch die Positionierung im Raum. Und dass der Sensor nicht

nur fun ktionell herausragend ist, sondern auch im Design, beweist

die Verleihung des Designpreises iF Design Award in 2018.

Mittlerweile umfasst die Sensorfamilie vier verschiedene Sensoren,

die sich hinsichtlich ihres Basisabstandes (65 mm, 160 mm) sowie

ihrer Fähigkeit, Farben wahrzunehmen (color, monochrome) unter -

scheiden. Somit eignet sich der kompaktere rc_visard 65 z. B. für die

Monatge auf einem Roboter, der rc_visard 160 hingegen ist für

Sichtabstände von mehr als 50 cm optimiert und kommt u. a. in

Navigationsanwendungen zum Einsatz oder um großräumigere

Arbeitsbereiche zuverlässig zu erfassen.

Nach der erfolgreichen Markteinführung des rc_visard in 2017

konzentriert sich das Team von Roboception darauf, ergänzende

Software module zu erarbeiten. Diese machen den mit einer umfangreichen

Basissoftware ausgestatteten Sensor auch für Spezialanwendungen

einsetzbar. So ermöglicht ein „SLAM (Simultaneous

Localization and Mapping)“-Modul das präzise, driftfreie Navigieren,

da permanente Korrekturen automatisch vorgenommen

werden. Das Modul „TagDetect“ unterstützt die Erkennung und

Verortung von QR-Codes und AprilTags, mit deren Hilfe Roboter

dann sowohl sich selbst als auch markierte Objekte im Raum lokalisieren.

Mit dem neuen „ItemPick“-Modul werden vorallem sog.

Pick-and-Place-Anwendungen unterstützt: Das Modul liefert dem

Roboter Informationen zu möglichen Greifpositionen für den

Einsatz eines Sauggreifers. Insbesondere im industriellen Umfeld

sind die von einem Roboter selbstständig zu erfassenden Szenen

oftmals komplex, unstrukturiert und/oder nur schwach texturiert:

Auch dieser Problematik haben sich die Vision experten angenommen

und kürzlich eine Lösung vorgestellt, in der der rc_visard in Kombination

mit einem Projektor eingesetzt wird. Die Projektion von

Mustern auf den zu erfassenden Arbeitsbereich ermöglicht es dem

rc_visard, auch schwierige Szenen schnell und genau abzubilden.

Dieser Erfolg motiviert das 18-köpfige Team bei Roboception den

eingeschlagenen Weg weiterzugehen: Mit den Anforderungen der

Anwender im Blick werden getreu dem Firmenslogan „Sense – Reason –

Act“ weiter neue Bausteine entwickelt, die den flexiblen Einsatz von

Robotern zunehmend vereinfachen und erweitern sollen.

www.roboception.de

82 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2015 5/2018


VORSCHAU

IM NÄCHSTEN HEFT: 6/2018

ERSCHEINUNGSTERMIN: 14. 11. 2018 • ANZEIGENSCHLUSS: 02. 11. 2018

01

02

03

04

01 Datenlogger liefern in der Messung von Temperatur und rel. Feuchte

wesentliche Informationen in einem Forschungs- & Entwicklungprojekt

02 Trendsetter: neue Verdrahtungslösungen auf Basis elektronischer

Schutzschalter machen Reihenklemmen überflüssig

03 Eine Neuentwicklung im Steuerungs- und Schaltanlagenbau schafft

deutliche Effizienzgewinne bei höchster Stabilität und Belastbarkeit

Der direkte Weg

Internet:

www.industrielle-automation.net

E-Paper:

www.engineering-news.net

Redaktion:

redaktion@industrielle-automation.net

AUTOMATION TECHNOLOGIES:

www.en.engineering-news.net

04 Digitale Ideen für eine smarte Automation, Produkte, Lösungsansätze

und Applikationsbeispiele stehen auf der SPS IPC Drives 2018 im Fokus

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)

INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 83


KELLER extended!

ARC-1 Autonomous RemoteDataCollector

Autonomer Datenlogger mit Fernübertragungseinheit

bringt Sensoren insInternet der Dinge

• Funknetz wählbar –2G/3G /4G/LoRa

• Lange Lebensdauer –batteriebetrieben biszu10Jahren

• Hohe Datensicherheit –IntegrierterSpeicher,TLS-Verschlüsselung

• Max. Kompatibilität – mit allen Pegelsonden und

Drucktransmitter

• Statusüberwachung –Sensoren und Echtzeituhr (RTC)

• LizenzfreieSoftware–DatamanagerundKELLER-Cloud

• Upgrade möglich –vom Vorgängermodell GSM-2 zu

ARC-1 aufrüstbar

ARC-1

mit Pegelsonde

Serie36XiW

ISM Band

Funk-Manometer

Sender und

Remote-Display

ARC-1 Box

mit Drucktransmitter

Serie23SY

LOWPOWER

PRESSURE SENSORS

OPTIMIZED FOR

INTERNETOFTHINGS

Schnittstellen-

Konverter

K-114 BT

für digitale +analoge

Druckmessgeräte

Manometer LEO 5

mit LoRaWAN

Manometer LEO 5

mit Bluetooth classic

RFID Datenlogger

Serie21DC

RFID

Drucktransponder

Serie21D

Funk-

Drucktransmitter

mit Bluetooth smart

sps ipc drives IHalle 10.1 IStand 226

keller-druck.com/arc-1

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