3D-Bildverarbeitungssystem prüft Schaumstoffteile 

Bisher wurden bei einem Hersteller von Autositzen die fertigen Schaumstoffteile visuell überprüft. Diese Aufgabe übernimmt nun ein 3D-Bildverarbeitungssystem, das vor dem Spritzgießen alle eingesetzten Teile kontrolliert. Dadurch lassen sich fehlerhafte Schaumstoff-blöcke und Materialverschwendungen vermeiden. 

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Bildverarbeitungssysteme

Nichtwissen  schützt vor Haftung nicht! 

Urteil zur außervertraglichen Produkthaftung 

Viele rechtliche Aspekte des unternehmerischen Handelns sind auch für das Qualitätsmanagement bedeutsam. Regelmäßig stellen wir Ihnen neue Gesetze, jüngste Gerichtsurteile und aktuelle juristische Trends vor. In dieser Ausgabe berichten wir über ein Urteil zur Haftung für ein Produkt mit Konstruktionsfehler. Dieser wäre vermeidbar gewesen, wäre die Ware nach dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik geprüft worden. 

Urteil des LG Siegen vom 05.09.2014, Aktenzeichen  2 O 325/11 

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1055351 doris_11_2015 Rechtstipp Wuhrmann Gewährleistung Wissens

Produktentwicklung(sprozess)

Produkthaftung

Recht allgemein / sonst.

CE-Konformität bei internationalen Unternehmen 

CE-konform zu produzieren ist besonders dann schwierig, wenn ein Unternehmen internationale Produktionsstandorte hat. TÜV Süd hat bei einem Komponentenhersteller für Kraftwerke ein Modell aus der Softwareentwicklung angewandt. Mit diesem konnte das Unternehmen die CE-Prozesse auch länderübergreifend optimal aufeinander abstimmen. 

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1068853 doris_11_2015 CE Konformität Zöllner TÜV

Zuverlässigkeitstechnik

Compliance Management

Seit rund zwanzig Jahren ist Six Sigma vor allem bei großen Unternehmen beliebt. Kleinere Unternehmen, die Prozessverbesserungen erreichen möchten, scheuen oft den hohen Aufwand, den Six Sigma bedeutet. Wissenschaftler der Brandenburgischen Technischen Universität haben nun ein Konzept entwickelt, mit dem kleinere Unternehmen besser von Six Sigma profitieren können.  

Schmieder, M.: Einführung von Six Sigma in mittelständischen Unternehmen. In: Gundlach, C.; Becker, R.: Praxishandbuch Six Sigma. Symposion, Düsseldorf 2008 

Worlitz, J.; Steinberg, F.; Woll, R.: Ermittlung und Analyse des Six Sigma-Weiterbildungsbedarfs in KMU. In: Becker, W.; Ulrich, P.: BWL im Mittelstand. Kohlhammer, Stuttgart 2014 

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1069119 doris_11_2015 SixSigma bei KMU Worlitz

Qualitäts- / Wirtschaftspreis

Six Sigma

Wie Aus Consumer-produkten industrietaugliche Kameras werden 

Etwa 3000 Industriekameras pro Woche fertigt IDS Imaging Development Systems im schwäbischen Obersulm. Die QZ hat die Entstehung von den philosophischen Grundlagen über die Produktentwicklung bis zur Qualitätssicherung in der Fertigung vor Ort erkundet. Dabei wird deutlich, wie der Kamerahersteller Consumer-Produkte industrietauglich macht. 

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1072470 andrea_QZ_11_2015_Firmenporträt IDS Imaging

Bildverarbeitung, Machine Vision

Kameras

Besuch bei Deutschlands Kundenchampions 2015 (Teil 3) 

Wie gelingt den Spitzenreitern im Wettbewerb um "Deutschlands Kundenchampions 2015" ihre hochklassige Kundenorientierung? – Die erfolgreichsten Unternehmen unter ihnen hat die QZ besucht. Unsere Berichte zeigen Beispiele für Kundenbeziehungsmanagement, die als Best Cases gelten dürfen. 

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1076940 doris_11_2015 Henning DKC dm

Kundenorientierung

Stand des Qualitätsmanagements weltweit – China 

In Sachen Lohnkosten ist China längst nicht mehr der attraktivste Standort für deutsche Unternehmen im Ausland. Das muss kein Nachteil sein: Mit den Preisen steigen auch die Möglichkeiten vor Ort. Entscheidend bleiben genaueste Absprachen in allen Belangen. 

Carsten Wortmann und Julia Eichhorn,  Frankfurt am Main 

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1091713 doris_11_2015 QM in China Wortmann

Kunden-Lieferanten-Verhältnis

Risikomanagement

Wie Sie Tücken des Design of Experiments (DoE) meistern So gelingt die  Prozessanalyse mittels DoE! 

Mit der statistischen Versuchsplanung oder Design of Experiments (DoE) wurde eine Methode entwickelt, um aussagekräftige Daten passend zur Aufgabenstellung zu generieren. Doch auch bei DoE gilt: Jedes statistische Hilfsmittel kann in der Ergebnisqualität nur so gut sein wie die Datenqualität, die den Berechnungen zugrunde liegt. Daher gilt es für eine gelungene Prozessanalyse, mithilfe eines statistischen Versuchsplans ein paar Dinge zu beachten.  

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DOE-Software

Durchblick auch bei großer Variantenvielfalt 

Manufacturing execution System im Dienst der Qualität 

Innerhalb einer Produktfamilie machen vielfältige Modelle das Angebot attraktiver, stellen aber eine Herausforderung für das Qualitätsmanagement dar. Damit die Qualitätsphilosophie eines Herstellers von Fenstern und Türen auch künftig für Kundenzufriedenheit sorgt, unterstützt das Manufacturing Execution System Guardus MES im Bereich Profilextrusion die Produktion und Instandhaltung. Hinzu kommt eine hochintegrierte Feinplanung zur effizienten Produktionssteuerung. 

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Vertrauenskultur als Beitrag zum Unternehmenserfolg 

Wer meint, seine Mitarbeiter in allem kontrollieren zu können, wiegt sich in falscher Sicherheit. Besser ist es, bewusst nicht zu kontrollieren und stattdessen gezielt zu vertrauen. Im besten Fall ergeben sich daraus neue Wege, die Unternehmensziele zu erreichen. 

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1094040 doris_11_2015 Vertrauenskultur Softskills Rotermund

Führung / Leadership

Unternehmenskultur

Mitarbeiterorientierung

3D-Sensorik für Pick-&-Place-Applikationen 

Viele Pick-&-Place-Applikationen benötigen für zuverlässige und robuste Prozesse mit 100-Prozent-Erkennung präzise 3D-Daten in hoher Rate. Enshape, Jena, hat 3D-Sensorlösungen für verschiedene Messfelder und Arbeitsabstände entwickelt. Damit können Form, Position und Lage von Bauteilen mit  hoher Messgenauigkeit bei gleichzeitig sehr kurzer Messzeit erfasst werden. 

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Optische Mess- und Prüftechnik

Stationäres 3D-Erkennungssystem für Pick-&-Place-Anwendungen 

Bei einem Automobilhersteller müssen automatisch Lage und Position von Bremsscheibenrohlingen in Schwergutbehältern bestimmt werden. Dafür wird ein stationäres 3D-Erkennungssystem eingesetzt, in das intelligente Kameras integriert sind. Das System ermöglicht im Verbund mit einer Anlagen- und  Robotersteuerung die schonende Entnahme der Bauteile aus den Behältern. 

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Optische 3D-Inspektion gekrümmter und spiegelnder Oberflächen 

Die Inspektion ebener Oberflächen auf Inhomogenitäten ist vergleichsweise einfach gegenüber dem Finden einer Beule in einer Beule. Dafür hat das Münchner Unternehmen Signum mit der Deflektometrie eine Lösung gefunden. Damit lassen sich Oberflächenfehlstellen finden, deren Ausprägung durch eine sehr kleine Änderung der Oberflächenneigung gekennzeichnet ist. 

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Nichts geht ohne Qualität! Dies gilt erst recht, seitdem die VW-Krise das Land erschüttert hat. Qualität ist und war seit 1887 ein Erfolgsfaktor der  deutschen Wirtschaft. Das Label "Made in Germany" erfährt weltweit eine Wertschätzung, der aufstrebende Wirtschaftsregionen wie China und Indien nacheifern. Sie bemühen sich, deutsche Qualitätssicherung und deutsches Qualitätsmanagement zu übernehmen, davon zu profitieren und wirtschaftlich erfolgreich zu sein. Dies haben die intensiven Kontakte der Deutschen Gesellschaft für Qualität (DGQ) zu Indien und China in den letzten Monaten vor Augen geführt. 

Für Deutschland hat kaum ein anderes Thema so nachhaltig zum Aufstieg der Wirtschaft beigetragen wie das ursprünglich als Diskriminierung gedachte Warensiegel "Made in Germany". Die Strahlkraft dieses Labels ist bis heute einmalig. Selbst intensive Versuche der EU, dieses Label zu verwässern, haben bisher keinen Erfolg gezeigt. Innovationen deutscher Ingenieure repräsentieren gerade im Maschinen-, Anlagen- und Automobilbau weltweit eine beispielhafte Technologie. 

Doch auch die Technikfolgenabschätzung, das Erkennen von Gefahren und Risiken, gehört zu einer umsichtigen Technologieentwicklung. Dies zu missachten, verstößt gegen die Prinzipien anständigen und ehrbaren Handelns. Wenn jedoch bewusst gegen diese Regeln verstoßen, Technik vorsätzlich dazu benutzt wird, sich auf unlauterem Weg wirtschaftliche Vorteile zu verschaffen, so entspricht dies dem Tatbestand des Betrugs. 

Der Imageschaden für die deutsche Wirtschaft ... 

Mit der von Volkswagen eingestandenen Manipulation der Abgaswerte droht jetzt weltweit die Gefahr, dass nicht nur das Image eines deutschen Weltunternehmens stark angekratzt wird. Auch generelle Unternehmensversprechen wie Kundenorientierung und Umwelt, Recht auf Gesundheit der Menschen sowie das Image deutscher Qualität können enormen Schaden nehmen. Verhängnisvoll wäre es, wenn auch der kundenorientierte deutsche Mittelstand mit in den Sog dieses Imageverlusts geraten würde. 

Zwar hängt die Strahlkraft des Gütesiegels "Made in Germany" sicher nicht von einem einzigen Unternehmen ab, aber wenn ein Stein ins Wasser fällt, zieht er viele Kreise. Volkswagen ist nicht der erste Konzern, der in eine Krise geraten ist. Andere haben gezeigt, wie ein Neuanfang aussehen kann. Auch wenn der Veränderungsprozess schmerzhaft und langwierig ist, am Ende muss das Vertrauen der Kunden wiedergewonnen werden. In welcher Zeit und ob überhaupt der gewaltige Imageschaden repariert werden kann, der der gesamten Automobilindustrie einschließlich der vielen rechtschaffenen Zulieferer entstanden ist, weiß gegenwärtig niemand. 

... ist für die Zukunft kaum abzuschätzen 

Dieser Fall der bewussten Manipulation zeigt auch, dass das Umgehen von Qualitätsanforderungen wirtschaftlich ausgesprochen schädlich ist. Der positive Beitrag eines umfassenden QM-Systems zum Unternehmenserfolg kann dagegen nicht genug betont werden. Dies betrifft auch die Haltung der Führungskräfte, die in diesem Betrugsfall eine Schlüsselrolle gespielt haben dürften. Qualitätsmanagement stärkt Unternehmen und Organisationen, es trägt zur ehrlichen und nachhaltigen Produktion und Dienstleistung bei. Mit dem Einhalten der Regeln, mit einem gelebten QM-System erspart sich jedes Unternehmen Fehlentwicklungen, Rückrufaktionen, Imageschaden und damit wirtschaftliche Verluste, die im Falle von Volkswagen in die Milliarden gehen werden. 

Die DGQ kann einem derart schädlichen Ereignis nicht wortlos gegenüberstehen. Es ist zu hoffen, dass eine tiefgreifende und schonungslose Aufklärung des VW-Skandals stattfindet. Dies auch, damit das Qualitätssiegel "Made in Germany" keinen Totalschaden nimmt. Die DGQ fühlt sich mit anderen Qualitätsorganisationen dieses Landes dazu verpflichtet, ihre Stimme zu erheben, wenn Qualität als Alleinstellungsmerkmal Deutschlands in grob fahrlässiger Weise missachtet wird. 

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Überwachung der Bahn-Infrastruktur mit Audit-System 

Bis zu 2000 Audits und Begehungen von Betriebsstätten absolvieren die rund 150 aktiven Auditoren der Deutsche Bahn Netz AG pro Jahr. Ein enormer Aufwand zur Sicherung der Netzinfrastruktur der Bahn – und eine enorme Herausforderung für die Systematisierung der Arbeitsabläufe. Die DB Netz AG setzt dabei auf ein leistungsstarkes, auf Audits spezialisiertes Modul der CAQ-Software von Böhme & Weihs. 

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Audit-Software, Auditmanagement

Audit / Auditierung

Vermessung der subjektiven Qualitätswahrnehmung (Teil 3)  Berühren kommt vor Studieren Vermessung der subjektiven Qualitätswahrnehmung (Teil 3)  Berühren kommt vor Studieren 

"Was will der Kunde?", fragt sich der Produktentwickler. Antworten kann die Objektivierung der subjektiven Kriterien für wahrgenommene Qualität liefern. Hierfür muss der Gesamteindruck des Kunden auf eine messbare Ebene heruntergebrochen werden. Mit einem besonderen Verfahren des WZL an der RWTH Aachen sind sogar haptische Messungen möglich.  "Was will der Kunde?", fragt sich der Produktentwickler. Antworten kann die Objektivierung der subjektiven Kriterien für wahrgenommene Qualität liefern. Hierfür muss der Gesamteindruck des Kunden auf eine messbare Ebene heruntergebrochen werden. Mit einem besonderen Verfahren des WZL an der RWTH Aachen sind sogar haptische Messungen möglich.  

Annika Neumann, Björn Falk und Robert Schmitt, Aachen 

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Guntram Meusburger:  Wissensmanagement für Entscheider 

Wissen in Unternehmen so zugänglich zu machen, dass der Mitarbeiter es jederzeit abrufen kann. Das Buch stellt eine Methode vor, mit der dies gelingt. 

Guntram Meusburger:
Wissensmanagement für Entscheider.
WBI Wissensmanagement, Wolfurt/Österreich 2015
160 Seiten, 29,50 Euro 
ISBN 978-3-200-04009-0 

Der Autor stellt eine spezielle Methode vor, mit deren Hilfe Wissen in Unternehmen Mitarbeitern so zugänglich gemacht wird, dass sie es jederzeit für die Bewältigung ihrer Aufgaben abrufen können. 

Die WBI-Methode ist eine Art Baukasten mit einzelnen Modulen. Dabei steht das Kürzel WBI für "Wissen besser integrieren". 

Die Module können – unabhängig von der Unternehmensgröße und Branche – an bereits bestehende Software und Strukturen angepasst werden. Punkt für Punkt entscheidet der Anwender, welche Module die passende Lösung für sein Unternehmen sind. 

Beispiele aus der Praxis und Tipps für eine erfolgreiche Umsetzung der Methode ergänzen das Buch. 

Aus Notizen werden Wissensdokumente; Vorteile für Mitarbeiter; Absicherung des Wissensstandes. 

Redaktion QZ <a href="mailto:qz@hanser.de?subject={TITLE}">qz@hanser.de</a> 

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Mit Hilfe dieses Buchs lernt der Leser die relevanten QM-Methoden und -Werkzeuge kennen. 

Gerd F. Kamiske:  
Handbuch QM-Methoden.
Carl Hanser Verlag, München, 3. Aufl. 2015
984 Seiten, 149,99 Euro
ISBN 978-3-446-44388-4 

Das Handbuch stellt die relevanten QM-Methoden und -Werkzeuge kompakt und praxisbezogen vor. Der Leser lernt deren Grundlagen, Nutzen und Umsetzung kennen. Er erhält so einen Leitfaden an die Hand, mit dessen Hilfe er für sein Problem die richtige Lösung finden und effektiv umsetzen kann. 

Die Neuauflage wurde überarbeitet und erweitert. Das Kapitel zum EFQM-Excellence-Modell wurde vollständig ersetzt. Neu hinzugekommen ist die Methode Layered Process Audit. 

Ergänzt wird das Werk durch elektronische Arbeitshilfen auf der beiliegenden CD-ROM. 

Behandelt werden unter anderem folgende Methoden und Werkzeuge: 

Kanban; Wertstromdesign; Projektmanagement; Fehlerbaumanalyse; ABC-Analyse. 

Weitere Informationen unter: <a href="http://www.hanser-fachbuch.de/buch/Handbuch+QM+Methoden/9783446443884">www.hanser-fachbuch.de/978-3-446-44388-4</a> 

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PC-gestützte Bildverarbeitung für Schüttgut-Sortierung 

Die Klassier- und Sortiermaschine Metrix Analytic Sorter des US-Unternehmens VMEK untersucht jedes Teil eines Schüttguts mithilfe der Software des Herstellers Kithara, Berlin. Die Echtzeit-Mechanismen der Realtime Suite ermöglichen dabei laut Softwarehersteller die benötigte hohe Präzision der Bilderfassung und -verarbeitung sowie einen hohen Grad an Flexibilität, indem garantierte Reaktionszeiten für den gesamten Vision-Prozess über einen PC bereitgestellt werden. 

Um eine Durchsatzleistung von 2 t/h erreichen zu können, setzt die Klassier- und Sortiermaschine bei der Qualitätskontrolle auf ein kontinuierliches Wasserfall-Verfahren. Das Schüttgut wird über eine Trichtervorrichtung per Vibration gleichmäßig verteilt, wobei jedes einzelne Teil noch im Fallen von zwei Kameras (optional ergänzt durch eine Infrarotkamera) erfasst wird. Die Daten über Größe, Farbe oder Form der Teile werden berechnet, protokolliert und ohne Verzögerung nach entsprechenden Kriterien ausgewertet. Die Teile werden entsprechend den gesetzten Parametern gegebenenfalls per Luftstoß aussortiert. Bei einer Fallgeschwindigkeit von ca. 4 bis 5 m/s und einem Abstand von nur wenigen Zentimetern zwischen Kameraerfassung und dem Luftausstoß werden extrem schnelle und exakte Reaktionszeiten benötigt, also "harte" Echtzeiteigenschaften. 

Bisher wurden derartige Anforderungen für zeitkritische Bildverarbeitungsanwendungen hauptsächlich durch aufwendige und weniger flexible Hardwarelösungen wie DSP und FPGA umgesetzt. Die Software-Erweiterung Realtime Suite stellt hingegen einen PC-basierten Ansatz dar, bei der ein deterministisches Multitasking-Echtzeitsystem parallel zu Windows läuft. Anwendungen im Bereich Machine Vision lassen sich so schneller, günstiger und flexibler entwickeln und zudem durch die Windows-Oberfläche komfortabel handhaben. Dadurch können verschiedene Parameter wie Ausschlusskriterien oder eine spezifische Durchlaufeffizienz dynamisch verändert und je nach Anforderung angepasst werden. 

Damit die Klassier- und Sortiermaschine auf industriellem Niveau arbeitet, müssen alle Bereiche des Bildverarbeitungsprozesses, von der Erfassung über die Auswertung bis hin zum Ausstoßen, in einem einzigen Echtzeitkontext stattfinden. Bei der integrierten Software für diese Bereiche wird der GigE-Vision-Standard eingesetzt, der sich durch austauschbare Standard-Hardware bei hohen Durchsätzen auszeichnet. 

Die Funktionsbibliothek Halcon des Münchener Unternehmens MVTec dient als Komponente für die Bildverarbeitung. Für die Klassier- und Sortiermaschine ist dabei weniger die große Anzahl an vorgefertigten Algorithmen von Bedeutung als vielmehr deren Verarbeitungsleistung auf dem PC durch Unterstützung von Mehrkernprozessoren und parallelverarbeitende Befehlssatzerweiterungen wie AVX2. Darüber hinaus verfügt Halcon über eine integrierte Entwicklungsumgebung zur flexiblen Anpassung. Alle Komponenten werden dabei im Echtzeitkontext der Realtime Suite ausgeführt, operieren also mit garantierten Reaktionszeiten. Auch die Echtzeitanbindung an übergeordnete Ethercat-Topologien kann so geschaffen werden, z. B. zur Verknüpfung mehrerer Sortiermaschinen. 

Eingesetzt wird die Maschine hauptsächlich in der Landwirtschaft bei Sortiervorgängen von kleinen landwirtschaftlichen Erzeugnissen wie Hülsenfrüchten, oder Getreide. Sie kann jedoch gleichermaßen industrielle Komponenten kontrollieren. 

Klassier- und Sortiermaschine mit Software (Foto: Kithara) 

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Bildverarbeitungs-Software

Neue Methode ermittelt Position und Bewegungsrichtung von Objekten im raum 

Verfahren der industriellen Bildverarbeitung (Machine Vision) unterstützen automatisierte Prozesse in verschiedenen Industriebranchen. Eine 3D-basierte Machine-Vision-Technologie von MVTec, München, ermöglicht nun eine exaktere Lokalisierung von Objekten und deren Bewegungsrichtung im Raum. Damit kann nach Firmenangaben die Position von Objekten und deren Bewegungsrichtung im dreidimensionalen Raum ermittelt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten der Interaktion zwischen Mensch und Maschine in automatisierten Produktions- und Qualitätssicherungsprozessen. 

Fehlerhaft gefertigte Produkte lassen sich mittels bildverarbeitender Verfahren sicher identifizieren und vor der Weiterverarbeitung oder Auslieferung zuverlässig aussortieren. Gegenüber anderen – beispielsweise physikalischen – Prüfmethoden oder gar händischer Kontrolle punktet Machine Vision durch überzeugende Vorteile: Die Technologie ist sehr zuverlässig und erkennt anhand von ausgeklügelten Algorithmen so gut wie jeden optisch sichtbaren Mangel. Zudem arbeitet das Verfahren extrem schnell. So lassen sich große Stückzahlen rasch und völlig automatisiert kontrollieren. 

Objekterkennung anhand von Vergleichsbildern 

Wie funktioniert nun die Technologie? Eine Bildverarbeitungs-Software wertet die mit einer Kamera aufgenommenen Bildinformationen aus und vergleicht diese mit Daten, die in einer Bibliothek hinterlegt sind. Dadurch werden bestimmte Muster erkannt, wodurch sich Rückschlüsse auf spezielle optische Merkmale und die Identität des zu prüfenden Objekts ziehen lassen. 

Feststellen lässt sich nicht nur die Art eines Gegenstands oder ein fehlerhaftes Abweichen, sondern auch, in welcher Position er sich befindet. So können beispielsweise die richtige Lage und das Alignment von Bauteilen während des Bearbeitungsprozesses gewährleistet werden. Allerdings war dieser Erkennungsprozess bisher nur im zweidimensionalen Raum möglich. Dabei wurden ausschließlich von einer einzigen Kamera aufgenommene 2D-Bilddaten verarbeitet. Eine dreidimensionale, räumliche Einordnung der Gegenstände und die Erkennung komplexerer Bewegungsabläufe waren bisher mit Standardsoftware nicht möglich. Dies hat die Einsatzmöglichkeiten der Technologie im industriellen Produktionsumfeld bisher stark eingeschränkt. 

Die neue Methode ist nun in der Lage, auch mit dreidimensionalen Daten zu arbeiten: 3D Scene Flow nutzt einen sogenannten Mehrbild-Kameraaufbau. Installiert werden hierbei zwei oder mehr Kameras, die Bildinformationen aus unterschiedlichen Perspektiven aufnehmen. Dabei hat jeder Bildpunkt eine X-, Y- und eine Z-Koordinate. Durch eine Abfolge von mehreren Bildern lassen sich nun Gegenstände oder Personen, die sich im dreidimensionalen Raum bewegen, verfolgen und exakt lokalisieren. Dabei wird nicht nur die genaue Lage der Dinge erkannt, sondern auch deren Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit im Raum. 3D Scene Flow ist in der neuen Version 12 der Machine-Vision-Software Halcon enthalten. Damit sind nun laut Hersteller erstmals 3D-kompatible Algorithmen zur Auswertung von Bildsequenzen in einem Standardsoftwarepaket erhältlich. 

Sichere und effiziente Produktionsprozesse 

Mit dieser neuen Technologie lassen sich automatisierte Produktionsprozesse nach Herstellerangaben sicherer und effizienter gestalten. Dies kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn Maschinen und Menschen zusammenarbeiten. Ein Beispiel: Roboter agieren typischerweise in eingezäunten Fertigungszellen. Betritt eine Person diesen Bereich, wird der Roboter automatisch gestoppt, die Produktionsabläufe werden unterbrochen, was hohe Kosten nach sich zieht. Abhilfe schafft hier 3D Scene Flow: Dabei überwachen mehrere Kameras den Arbeitsbereich des Roboters. Kommt ein Mitarbeiter in die Nähe, erkennt die Machine-Vision-Software durch die Sequenz mehrerer Bilder präzise, wo sich die Person genau befindet und in welche Richtung sie sich bewegt. Der Roboter stoppt nur, wenn sich die Bahnen von Mensch und Maschine unmittelbar kreuzen und eine Kollision unausweichlich würde. Möglich wird damit quasi eine ganz neue Dimension der Interaktion zwischen Mensch und Maschine. 

Auch in der Logistikbranche, wo autonome Gabelstapler für die Beförderung von Produkten zum Einsatz kommen, findet die Technologie Verwendung. Werden nun an den Regalen und den Fahrwegen Kameras installiert, lassen sich Bildinformationen aufnehmen, mit deren Hilfe die Bewegungsrichtung von selbstfahrenden Gabelstaplern und Personen ermittelt werden kann. So kann das System dazu beitragen, dass sich die Fahrzeuge kollisionsfrei durch die Lager bewegen. 

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Visor Allround heißt das neueste Mitglied der Visor Familie von dem Gottenheimer Unternehmen Sensopart. In Inneren des Sensors verbirgt sich laut Hersteller ein komplettes Bildverarbeitungssystem: Kamerachip, Optik, LED-Beleuchtung, Prozessor und Schnittstellen sind in einem kompakten, industrietauglichen Sensorgehäuse vereint. Entsprechendes Zubehör wie beispielsweise eine externe Beleuchtung kann bei Bedarf mit dem Vision-Sensor kombiniert werden. 

Das Gerät vereint die bekannten Funktionen des Objektsensors (unter anderem Mustervergleich, Kontur, Messschieber, Blob) mit den Werkzeugen des Code Lesers (Barcode, Datamatrix und Klarschriftlesung). Bei der lagerichtigen Zuführung, beim Zählen oder beim Positionieren von Bauteilen können jetzt zusätzlich vorhandene Barcodes, Datamatrix-Codes oder auch Schriften (OCR) gelesen werden. Mit einer Auflösung von bis zu 1,3 Megapixel sollen sich auch kleinste Details zuverlässig erkennen und auswerten lassen. 

Neben der monochromen Variante gibt es das Gerät auch als Farbvariante mit einer Auflösung bis zu 1,3 Megapixel. Damit stehen weitere Auswertungen (Detektoren) für die Farbauswertung zur Verfügung. Selbst feinste Farbnuancen lassen sich nach Firmenangaben prozesssicher unterscheiden. Relevante Objektfarben können per Knopfdruck eingelernt oder dank intuitivem Farbhistogramm für jeden Kanal im Farbraum grafisch eingestellt werden. 

Der Benutzer hat die Möglichkeit, die zulässige Farbtoleranz für die Auswertung vorzugeben. Zusätzlich können neue Bildfilter zur Bildvorverarbeitung genutzt werden, um beispielsweise Kanten entsprechend hervorzuheben oder störende Details zu unterdrücken. 

Neben Ethernet/IP und TCP/IP unterstützen die Vision-Sensoren auch den Feldbusstandard Profinet IO und "verstehen" somit die am meisten verbreiteten Kommunikationsstandards des Industrial Ethernet. Dank der vorhandenen SPS-Funktionsblöcke für Siemens S7, Codesys und Allen Bradley kann der Sensor auch in die SPS-Welt eingebunden werden. 

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Schnelles Erfassen und Ablegen von Bilddaten 

Datenerfassungssystem für die Reparatur von Belichtungsmasken 

Das Bearbeiten kleinster Strukturen in der Halbleiterindustrie erfordert spezielle technische Anordnungen. Ein Prinzip ist die Interferenzbelichtung, bei der mehrere Belichtungsmasken übereinander verwendet werden. So lassen sich trotz Beugungseffekten die gewünschten Strukturen belichten. 

Die zahlreichen Strukturelemente auf einer Maske machen eine vollständig fehlerfreie Maske fast unmöglich. Die Reparatur von Maskenfehlern ist daher gängige Praxis. Dabei ist ein schnelles Erfassen und die Ablage von Bilddaten bei der Prüfung von hoher Bedeutung für die Produktivität der Kontroll- und Reparatureinheit. 

Hier kommen Data Acquisition (DAQ) Cards als Bindeglied zwischen der realen Welt und der Software zur Messdatenaufbereitung zum Einsatz. Komplexe Abläufe, hohe Dynamik im Messablauf und große Datenmengen machen das Design der Hardware zu einer anspruchsvollen Aufgabe. 

Die Software der DAQ-Baugruppe regelt das Reparatursystem, sie steuert den Elektronenstrahl und erfasst die remittierten Elektronen. Ein fokussierter Elektronenstrahl bearbeitet gezielt korrekturbedürftige Strukturen. Je nach verwendeter Atmosphäre lässt sich damit Material aufbringen oder abtragen. Der Strahlengang wird mithilfe von elektrischen Feldern analog zum Wirkprinzip einer Braunschen Kathodenstrahlröhre beeinflusst. Der Bearbeitungsfortschritt wird nach dem Prinzip des Elektronenmikroskops fortwährend gemessen. 

Die von Mazet, Jena, entwickelte, als PCI-Express-Einsteckkarte realisierte Steuerungsbaugruppe erzeugt Elektronenstrahlablenksignale. Die Karte gewinnt zeitlich parallel Bildinformationen und stellt sie über einen Software-Treiber zur Verfügung. Die geforderte Signalsynchronizität zwischen allen Ablenkplatten, hohe Flankensteilheiten bei einer Auflösung von 16 bit und acht parallele Datenkanäle charakterisieren laut Hersteller die Anwendung. Das System bearbeitet die mehrfach zurückgelesenen Daten mithilfe statistischer Verfahren nach, was die Störgrößen reduziert und das Nutzsignal hervorhebt. 

Für das fehlerfreie Funktionieren der Anlage ist ein Gleichlauf zwischen den acht Ablenksignalen erforderlich, sonst können etwa diagonale Strahlbewegungen nur fehlerhaft realisiert werden. Die DACs generieren die Analogspannungen für die Ablenksignale und werden zeitdiskret über einen Takt synchronisiert. Die einfachste Lösung für einen Ausgabetakt wäre das direkte Erzeugen in der Logikeinheit, was allerdings einen vergleichsweise hohen Jitter aufweisen und die Möglichkeiten zur zeitlichen Verschiebung der DAC-Ausgaben untereinander einschränken würde. 

Daher liegt hier ein grundlegend anderes Taktkonzept vor: Der Takt zur Signalkonvertierung wird nicht nur aus einem FPGA abgeleitet, sondern in einer für diese Applikation zusätzlich entwickelten Schaltung erzeugt. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf den konfigurierbaren Zeitverzögerungsgliedern, der abstimmbaren Frequenz und dem äußerst geringen Jitter. 

Durch die konsequente Trennung von Stromversorgung, digitaler Datenverarbeitung und analogen Schaltungsteilen gelingt die Crosstalk-Unterdrückung bereits durch die geometrische Anordnung. Im rechten Teil der Baugruppe befindet sich die Stromversorgung mit getakteten Spannungswandlern, die Ausgangsverstärker hingegen an der entferntesten Stelle dazu. Getrennt zur analogen Ausgabe befindet sich die analoge Eingabe auf einer zweiten Leiterplatte. Ein Crosstalk zwischen Analog to Digital Converter (ADC) und Digital to Analog Converter (DAC) ist messtechnisch nicht mehr nachweisbar. 

Trotz der durch das Design definierten Eigenschaften kann eine Justage nach Firmenangaben die Performance der Parameter weiter verbessern. Die Justage erfolgt automatisiert, denn selbst bei routinierter Arbeitsweise sind menschliche Fehler nicht auszuschließen. So lassen sich z. B. fehlerhaft übernommene Messwerte bei der manuellen Messung der Offsetspannung verhindern. Selbst bei kleiner bis mittlerer Stückzahl erfolgt die Justage der Signalparameter im Sinne der Reproduzierbarkeit automatisiert. Die Parameter werden in einer Testprozedur ausgemessen, justiert und baugruppenspezifisch protokolliert. 

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Inspektionszelle für 100-Prozent-Prüfung von Sprinklerampullen 

Das Hamburger Unternehmen Ibea hat eine Inspektionszelle für flüssigkeitsgefüllte Sprinklerampullen aus Glas entwickelt. Die Anlage erkennt Oberflächendefekte, Risse, Fremdkörper, Unter- bzw. Überfüllungen sowie geometrische Abweichungen und sortiert fehlerhafte Ampullen aus. Sie benötigt für die 100-Prozent-Prüfung einer Ampulle 3 s und kann bis zu 8 h autonom arbeiten. Sie besteht aus einem Zuführband mit Abstapeleinheit, zwei Prüfstationen für je eine Ampullenhälfte, einer selbst bevorratenden i.O.-Auffüllstation, einer automatischen Probenentnahme sowie einem i.O.-Ausführband mit Aufstapeleinheit. 

Die Glasampullen fahren in Trays mit 200 Ampullen, die zu je zehn Stück gestapelt sind, auf einem Transportgurt zum Prüfsystem. Die Zuführung kann in ihrer aktuellen Version bis zu 40 000 Ampullen (oder mehr) bevorraten. Vom Transportgurt werden die Trays in einem Destacker gestapelt und einzeln in die erste Prüfstation geschoben. Die Trays sind mit einem 2D-Code ausgestattet, der beim Einfahren in die Anlage gelesen wird. Den Trays wurden zuvor Produkttypen sowie Beginn und Ende einer Charge zugeordnet. 

Die Anlage entnimmt automatisch aus einem Werkzeugwechsler die produktspezifischen Werkzeuge und beginnt mit der Prüfung. In der ersten Prüfstation werden die Trays von einem X/Y-Tisch unter einem Vakuumgreifer Ampulle für Ampulle positioniert. Der Vakuumgreifer hebt jede Ampulle einzeln in die Prüfposition und rotiert diese um 360°. Während der Rotation erfolgen 16 Aufnahmen, acht im Durchlichtverfahren und acht im Auflichtverfahren. Zusätzlich nimmt die zweite Kamera vier Bilder auf. Damit wird für die Füllstandskontrolle der Durchmesser der in der Flüssigkeit befindlichen Luftblase bestimmt. 

Die Beleuchtung ist hierfür in RGBW ausgelegt, um jede farbige Flüssigkeit transparent (Durchlichtaufnahme) oder kontrastreich (Auflichtaufnahme) erscheinen zu lassen. So lassen sich Defekte wie Risse, Einschlüsse, Verbrennungen oder Fremdkörper im Glaskörper mit durchsichtiger Flüssigkeit sehr gut darstellen. Deformationen, offene Ampullen oder Unterfüllungen sind hingegen besser in Glasampullen mit einer undurchsichtigen Flüssigkeit zu detektieren. Das System merkt sich defekte Ampullen, belässt diese aber zunächst im Tray. 

Nachdem das gesamte Tray in der Station geprüft wurde, wird es von einem Portalkran abgehoben. Im Portalkran befindet sich ein Leertray, das sich von oben über die Ampullen stülpt. Der Greifer des Krans dreht nun die Trays vertikal um 180° und setzt diese in einer Wartestation ab, die sich zwischen beiden Prüfstationen befindet. Hier steigt die in der Flüssigkeit befindliche Blase auf, damit die Prüfung der unteren Ampullenhälfte nicht beeinträchtigt wird. Während das Tray in der Ruheposition wartet, wird in den anderen beiden Stationen weiter geprüft. 

Nach der Ruhephase wird das Tray erneut von dem Portalkran abgehoben und in die zweite Prüfstation gesetzt. Hier wiederholt sich die Prüfabfolge wie in Station 1. Jede Ampulle wird auf Defekte untersucht, defekte Ampullen werden ebenfalls im Tray belassen. Am Ende der Prüfung wird das Tray erneut vom Portalkran abgehoben und in die Sortierstation gesetzt. 

Dort können die n.i.O.-Ampullen in mehrere Kategorien aussortiert werden, beispielsweise in funktionsrelevante und leichte Defekte. Ampullen mit leichten Defekten werden in der aktuellen Anlagen-Version in einem Tray pro Charge als Belegexemplare zurückgestellt. Die Anlage kann autonom bis zu zehn Rückstellungstrays anfertigen, hierfür ist ein Pufferbereich für zehn Leertrays vorhanden. 

Anschließend wird das geprüfte Tray mit bereitstehenden i.O.-Ampullen befüllt, vom Portalkran wieder aufgenommen und in das Aufstapelmagazin abgesetzt. Dort werden die Trays zu Zehner-Stapeln zusammengestellt und auf das Auslaufband ausgeführt, das ebenfalls bis zu 40 000 Ampullen bevorraten kann. 

Das System wird mit einem separaten E-Rack (65 cm x 65 cm x 180 cm) zur Bedienung der Bildverarbeitung geliefert, es verfügt über eine anwenderfreundliche Bedienoberfläche und beinhaltet einen Industrie-Monitor und ein PC-Keyboard sowie eine Maus mit Rollradbedienung. Die Justage der Bildverarbeitung erfolgt mittels  Dialog über Maus und Monitor, die Maschinenbedienung mittels Touchscreen-Bedienpanel. Die Anlage verfügt über ein GSM-Modul, das per SMS über Störungen informiert. Per Remotezugriff kann der Fernwartungssupport geleistet werden. 

Inspektionsanlage für Sprinklerampullen (Foto: Ibea) 

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Drei weitere Objektive der bereits am Markt erhältlichen 1,1"-M111FM-Serie bietet Tamron, Köln, nun an. Sie verfügen über eine Brennweite von 25 mm, 16 mm und 8 mm Weitwinkel und sollen eine sehr geringe Verzeichnung aufweisen. Die Pixel-Auflösung beträgt 3,1 µm und der Bildkreis 17,6 mm. Alle vier Brennweiten besitzen eine Lichtstärke von F/1,8, die minimalen Arbeitsabstände betragen 0,3 m bzw. 0,4 m. 

Als besonderes Merkmal hebt der Hersteller den Temperaturbereich von –20 bis +60 °C hervor. Aber auch die Anti-Reflexionsvergütung der Linsenelemente und die hohe mechanische Stabilität stellt er als Besonderheit heraus. Diese sollen die Objektivserie sowohl für die raue Industrieumgebung als auch für präzise Messaufgaben geeignet machen. 

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Polytec, Waldbronn, erweitert sein Vision-Sensor-Angebot um den Visor Allround. Der Vision-Sensor bewältigt nach Firmenangaben drei gängige Aufgabenbereiche, für die bisher unterschiedliche Sensoren erforderlich waren. Er soll sich sowohl als Objektsensor für Muster-, Kontur-, Lageerkennung und Zählaufgaben, als Codesensor für die Erkennung von Barcodes, Datamatrix oder Klarschrift wie auch für Farberkennungsaufgaben einsetzen lassen. 

Sowohl in der Monochrom-Version als auch in der Farbversion stehen bis zu 1,3 Megapixel zur Verfügung. Alle aktuellen Vision-Sensoren des Herstellers sind mit erweiterten Softwarefunktionen ausgestattet, die einen sogenannten Messschieber beinhalten. Damit sollen Abstände zwischen beliebigen Objektmerkmalen ermittelt und so beispielsweise Längen, Breiten oder Durchmesser subpixelgenau bestimmt werden können. Typische Anwendungen für die Messschieberfunktion sind Prüfaufgaben, bei denen die klassische Objekterkennung nicht ausreicht und nur über die Ermittlung eines Abstands die prozesssichere Bewertung eines Objekts erreicht werden kann. 

Neben dem Messschieber steht die Blob-Funktion (binary large object) für alle Sensoren zur Verfügung. Dies ist eine Grundfunktion der Bildverarbeitung zur Bewertung zusammenhängender Flächen und Objekte in einem Bild. So sollen sich Unterscheidungen einzelner Objekte anhand von Merkmalen wie Fläche, Breite oder Höhe treffen lassen. 

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Mit der Kamera Flim (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) erweitert PCO aus Kelheim nach eigenen Angaben die Möglichkeiten in der Fluoreszenzmikroskopie. Mithilfe des Bildsensors soll sich für viele Anwendungen in der biomedizinischen Forschung das sogenannte Fluorescence Lifetime Imaging realisieren lassen. Der Sensor verfügt über eine Ladungsschaukel. In herkömmlichen Kamerachips erzeugt das Licht Ladungsträger, die in einem Ladungstopf – einem pro Pixel – gesammelt werden. Die Elektronik misst die Summe der Ladungsträger und damit die Helligkeit in dem Bildpunkt. Der Sensor besitzt laut Hersteller erstmals zwei solcher Ladungstöpfe pro Pixel, die sich blitzschnell umschalten lassen sollen. Damit soll es möglich sein, nicht einfach nur die Summe des Lichts zu messen, sondern die Lichtinformation in ihrem zeitlichen Verlauf abzutasten. Das ist besonders wertvoll für die Fluoreszenzmikroskopie. Die Kamera liefert 90 Doppelbilder pro Sekunde und bietet eine Auflösung von 1008 x 1008 Pixeln, wobei sich die Pixel mit bis zu 40 MHz schalten und mit der Modulation des anregenden Lichts synchronisieren lassen sollen. Damit werden Verzögerungen von unter 100 Picosekunden zwischen anregendem Licht und Fluoreszenzlicht sichtbar gemacht. Das Ausleserauschen liegt bei 13 Elektronen. 

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Qioptiq, Feldkirchen, erweitert das modulare Hochleistungs-Inspektionssystem Magx System 125 um integrierte Autofokus (AF)-Komponenten. Das industrielle Mikroskopsystem ist speziell für den Einsatz von großen Sensoren bis 57 mm Diagonale entwickelt worden, um große Objektfelder mit Submikrometer-Auflösung abzudecken. Erreicht wird diese optische Leistung durch eine besonders hohe numerische Apertur bei gleichzeitig deutlich vergrößerten Objektfeldern, erklärt die Firma. 

Um die hohe Auflösung des Systems nutzen zu können, ist eine exakte Fokussierung erforderlich. Zur Vereinfachung der Fokussierung im automatisierten Umfeld wurde eine komplette modulare Autofokus-Lösung in das System integriert. Den aktiven Teil übernimmt dabei das Piezomodul, das in Sekundenbruchteilen auf wenige Nanometer genau fokussiert. Über die Autofokus-Basiseinheit wird der Laser eines Autofokussensors in den Strahlengang eingekoppelt. Der Autofokussensor regelt direkt das Piezomodul und stellt somit am Ort der Bildaufnahme die optimale Fokussierung sicher. Durch das modulare Design und die offenen Schnittstellen sollen zahlreiche Konfigurationen möglich sein, die eine breite Anwendungspalette erschließen. 

Durch den Wegfall von Stitching und die Verwendung leistungsfähiger Sensoren soll das System eine deutliche Verkürzung der Taktraten ermöglichen. 

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Die C2-Serie der Lasertriangulationssensoren von AT Automation Technology, Bad Oldesloe, wurde um 17 3D-Modelle erweitert. Die CS-Kompaktsensoren sind mit den Auflösungen 2048 x 1088, 1600 x 1088 und 648 x 488 Pixeln erhältlich, wobei die höchstmögliche Profilfrequenz bei 25 kHz liegt. Die einzelnen Modelle sind für Arbeitsabstände zwischen 60 und 740 mm ausgelegt und stellen Breiten- und Höhenmessbereiche mit bis zu 1060 mm bzw. 800 mm bereit. Aus den jeweiligen Arbeitsabständen und dem entsprechenden Triangulationswinkel ergeben sich variierende Gehäusegrößen von (137 x 90 x 43) mm und (250 x 100 x 55) mm. Die Sensoren weisen ein robustes Design mit der Schutzklasse IP67 auf, die der industrietauglichkeit dienen soll. Außerdem wurde Wert auf eine zuverlässige Stromversorgung und Datenübertragung gelegt, die laut  Unternehmen mit zug- und reißfesten M12-Steckern bei den Kabelverbindungen garantiert wird. 

Alle Modelle verfügen über eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle und entsprechen dem GigE-Vision-Standard. In Verbindung mit dem GenICam-Protokoll geschieht die Konfiguration dadurch schnell und einfach per Plug-and-play, sodass der Anwender mit seiner BV-Software einfach auf die 3D-Kamera zugreifen kann, beschreibt die Firma. Zusatzfunktionen wie AOI-Tracking, Automatic AOI-Search und Autostart wurden in die Kompaktsensoren integriert. 

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Der Stuttgarter Vertriebspartner Maxxvision erweitert sein Kamera-Portfolio um USB-3.0-Vision-Kameras aus dem Hause Toshiba Teli. Ausgestattet mit der neuesten Sensortechnologie und IP Core des Kameraherstellers sollen die USB-3.0-Vision-Kameras hohe Bildqualität, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Funktionalität mit kompaktem Design vereinen. Durch das IP Core soll ein schnelles Hardware-Processing möglich sein, da die internen Kamerabefehle ausschließlich auf Hardware-Ebene und damit, laut Firma, bis zu 100-fach schneller als bei anderen USB-3.0-Lösungen verarbeitet werden. Mithilfe der zum Patent angemeldeten Bus-Synchronisation sollen mehrere Kameras ohne zusätzliche Hardware-Trigger miteinander synchronisiert werden können. Des Weiteren verfügt die Kamera über eine verzögerungsfreie Event Notification. Dabei sollen die Kameras Nachrichten über Kamera-Ereignisse nahezu verzögerungsfrei an den Host-Rechner senden. 

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Die ace-Kameras von Basler, Vertrieb durch Rauscher, Olching, mit dem Sony-IMX174-Sensor verfügen über eine hohe Quanteneffizienz QE von über 70 %. Der Dynamikbereich liegt bei um die 73 dB, und das Rauschen ist laut Vertriebsunternehmen äußerst niedrig. Die Sensoren sollen selbst bei schwierigen Lichtverhältnissen sehr gute Bilder liefern, wodurch sie sich optimal als Ersatz für CCD-Kameras eignen sollen. Die 2,3-Megapixel-Industriekameras mit 1920 x 1200 Pixel Auflösung in monochrom und in Farbe gibt es mit USB-3.0- und GigE-Schnittstelle. Sie sollen eine äußerst stabile Datenübertragung und eine perfekte Implementierung des GigE- und USB3-Vision-Standards bieten. Die GigE-Vision-Kameras liefern 50 Bilder/s und die USB-3-Version 155 Bilder/s bei voller Auflösung. 

Durch die Kombination von hoher Geschwindigkeit und hoher Sensitivität soll das Einsatzspektrum der Kameras erweitert werden. 

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Ricoh Imaging Europe, Machine Vision Department, Rungis Cedex/Frankreich, stellt die EV-L500C1 vor, eine 5-Megapixel-Kamera. Laut Hersteller weist sie eine 3- bis 5-fach größere Schärfentiefe gegenüber konventionellen Kameras auf. Zudem sind drei speziell optimierte Optiken verfügbar. Die Objektive EL-BC2520-5M, 5090-5M und 751L-5M haben die Brennweiten 25 mm, 50 mm und 75 mm und sind mit je drei Kreuzschlitzschrauben und je einer Rändelschraube zum Fixieren der Fokus- und Blendenringe ausgestattet. 

Kameras mit erweiterter Schärfentiefe bilden gleichzeitig mehrere Objekte auf verschiedenen Ebenen scharf ab. Dabei muss nicht der Arbeitsabstand und der Fokus verändert werden, wenn unterschiedliche Objekte in unterschiedlichen Entfernungen aufgenommen werden sollen. Aufgrund der hohen Auflösung sollen sich auch dicht bestückte Platinen, Automobilteile oder bedruckte Oberflächen prüfen lassen. Die Kamera arbeitet mit einer Bildfrequenz von 53 Bildern/s. 

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Acht neue Modelle von High-Performance-Distanzsensoren seiner PNBC-Serie präsentiert Wenglor Sensoric, Tettnang. Sie arbeiten mit einer hochauflösenden CMOS-Zeile und ermitteln den Abstand zum Objekt über das Prinzip der Winkelmessung. Hochwertige Optiken ermöglichen laut Firma dabei Messwerte, die mit einer 16-bit-Auflösung ausgegeben werden und somit bis zu 0,06 µm erreichen können. 

Durch ausgereifte Algorithmen ist der Messwert auch auf schwer messbaren Oberflächen wie beispielsweise Blechen mit Speckle-Effekten stabil und kann zuverlässig ausgewertet werden, beschreibt der Hersteller. 