Griff in die Kiste 3D-Robotik-Kamera mit integriertem Projektor bis IP67

Viele Automatisierungsaufgaben, beispielsweise mit Robotern, lassen sich nur mit dreidimensionalen Informationen zufriedenstellend lösen. Etwa komplexe Montagevorgänge oder das bin picking.

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Anspruchsvolle Montageprozesse, etwa das Kleben oder Schweißen, aber besonders das bin picking (Griff in die Kiste, roboterbasierte Vereinzelung chaotisch bereitgestellter Objekte) ist nur mit dreidimensionalen Rauminformationen zufriedenstellend lösbar.

Die exakte Positionsbestimmung der ungeordneten Teile ist in der automatisierten Serienproduktion Voraussetzung für ein situationsgerechtes Agieren und ein sicheres Zupacken des Roboters. Mit der Stereo-3D-Kamera Ensenso gibt es vom Kamerahersteller IDS eine Lösung für Aufgaben der 3D-Bilderfassung, mit der sich auch komplexe Robot-Vision-Anwendungen prozesssicher realisieren lassen.

Dazu wurde das räumliche Sehen neu gedacht und mit entsprechender Technik in Form der Kamera Ensenso umgesetzt. Integriert sind zwei CMOS-Sensoren mit Global Shutter nebst leistungsstarker Software sowie ein Texturprojektor.

Dieser Projektor wirft ein zufälliges erzeugtes Punktemuster auf das aufzunehmende Objekt, womit auf dessen Oberfläche nicht oder nur schwach vorhandene Strukturen ergänzt bzw. hervorgehoben werden. Denn für das Stereo-Matching werden prägnante Stellen im Bild benötigt.

Das Objekt wird dann von den beiden Bildsensoren entsprechend des Stereo-Vision-Prinzips erfasst. Mittels der geometrischen Zusammenhänge der Triangulation rekonstruiert bzw. berechnet die Software für jeden Bildpunkt die 3D-Koordinaten.

Selbst wenn relativ monotone Bauteile aufgenommen werden, beispielsweise in einer Kiste, lässt sich auf diese Weise ohne zusätzlichen technischen Aufwand ein lückenloses, vollflächiges und detailreiches 3D-Bild generieren.

Präzise Bilderfassung in wenigen Millisekunden

Es gibt die Kamera sowohl mit USB-2.0-Schnittstelle als auch mit einem Gigabit-Ethernet-Anschluss. Die letztgenannte Variante hat zwei 1,3-Megapixel-CMOS-Sensoren und einen Projektor mit blauen LEDs. Der Projektor sorgt in Verbindung mit der hohen Auflösung der Sensoren für eine hohe Detailgenauigkeit und präzise 3D-Daten, selbst bei schwierigen Oberflächen. Für die Kamera mit Gigabit-Ethernet-Schnittstelle ist zum Anschluss eine Leitungslänge bis 100 m zulässig; mittels PoE (Power over Ethernet) erfolgt die auch die Stromversorgung über dieselbe Zuleitung.

Maximal drei Meter ist der Arbeitsabstand der Stereokamera (2 m bei der USB-Version), die für variable Bildfelder ausgelegt ist. Mit den verschiedenen Brennweiten-Optionen lässt sich ein breites Entfernungs- und Größenspektrum erfassen. Im Gegensatz zu anderen 3D-Aufnahmeverfahren kann die Ensenso-Kamera sowohl ruhende als auch bewegte Objekte mit einer Frame-Rate von maximal 30 Bildern/s erkennen.

Trotz der beiden Sensoren und des eingebauten Projektors misst die USB-Variante der Ensenso nur ca. 150 x 45 x 45 mm und wiegt kaum 400 g. Mit dem robusten Aluminiumgehäuse und einem GPIO-Steckverbinder für Hardware-Trigger (12 bis 24 V) ist sie für industrielle Einsätze gerüstet. Im Lieferumfang enthalten sind eine Schnittstelle zur Bildverarbeitungsbibliothek HALCON und ein Software Development Kit, welches für das GigE- und USB-Modell identisch ist.

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