DE102011117167B4

DE102011117167B4 - Vision sensor

Info

Publication number: DE102011117167B4
Application number: DE102011117167.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Steinicke; Volker Zipprich-Rasch; Wenert Lutz; Martin Koch
Original assignee: Baumer Optronic GmbH
Current assignee: Baumer Optronic GmbH
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2031-10-29
Also published as: DE102011117167A1

Abstract

Vision Sensor (1), umfassend ein Gehäuse mit:- einer Bilderfassungseinrichtung (6),- einem Rechner (3), zur Verarbeitung und Auswertung der von der Bilderfassungseinrichtung (6) erfassten Daten eines optisch zu erfassenden Gegenstandes (18),- einem Beleuchtungsrechner (4), zur Steuerung einer externen Beleuchtungseinrichtung (5) im Blitzbetrieb- einer elektrische E-Schnittstelle (11), zur Stromversorgung des Vision Sensors,- einen Beleuchtungsrechner (4), zur Steuerung einer externen Beleuchtungseinrichtung (5) im Blitzbetrieb,- eine Spannungs - Stromwandlereinheit (17) und- eine elektrische B-Schnittstelle (12) zur Stromversorgung der externen Beleuchtungseinrichtung (5), wobei mittels der Spannungs - Stromwandlereinheit (17) an der elektrischen B-Schnittstelle (12) eine andere Spannung / Strom erzeugbar ist als an der E-Schnittstelle (11) anliegt, wobei die Spannungs-Stromwandlereinheit (17) ausgebildet ist, die an der E-Schnittstelle des Vision Sensors (1) wechsel- oder gleichförmig anliegende Eingangsspannung und den Eingangsstrom des Vision Sensors (1) an die Betriebsart, Dauerlicht oder Blitzlicht, der Beleuchtungseinrichtung (5) in Höhe und Form anzupassen,undmittels der Spannungs-Stromwandlereinheit (17) der elektrische Strom von der E-Schnittstelle (11) unter Spannungs-/Stromwandlung zu der B-Schnittstelle (12) leitbar ist undder Beleuchtungsrechner (4) in dem Vision Sensor (1) integriert ist, und ein Blitzimpuls der externen Beleuchtungseinrichtung (5) mit einer Bildaufnahme der Bilderfassungseinrichtung (6) synchronisierbar ist.Vision sensor (1), comprising a housing with: - an image acquisition device (6), - a computer (3) for processing and evaluating the data acquired by the image acquisition device (6) of an object (18) to be optically acquired, - a lighting computer (4), to control an external lighting device (5) in flash mode, - an electrical E-interface (11), to power the vision sensor, - a lighting computer (4), to control an external lighting device (5) in flash mode, - a Voltage - current converter unit (17) and an electrical B-interface (12) for supplying power to the external lighting device (5), whereby another voltage / current can be generated by means of the voltage - current converter unit (17) at the electrical B-interface (12) than is applied to the E-interface (11), the voltage-current converter unit (17) being formed which alternates or uniformly at the E-interface of the vision sensor (1) applied input voltage and the input current of the vision sensor (1) to the operating mode, continuous light or flashing light, to adapt the lighting device (5) in height and shape, and by means of the voltage-current converter unit (17) the electrical current from the E-interface (11) below Voltage / current conversion can be conducted to the B interface (12) and the lighting computer (4) is integrated in the vision sensor (1) and a flash pulse from the external lighting device (5) can be synchronized with an image recording of the image capturing device (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vision Sensor gemäß den Merkmalen des Anspruches 1.The present invention relates to a vision sensor according to the features of claim 1.

In vielen technischen Anwendungen ist es erforderlich, mit Bildverarbeitungssystemen einen Gegenstand optisch zu erfassen. Dies kann beispielsweise eine Kontur eines Gegenstandes sein, oder ein Lesen eines Codes. Hierdurch können beispielsweise bei der Montage von Gegenständen Fehler erkannt oder die falsche Position einer Aufklebung eines Etiketts auf einer Flasche erfasst werden.In many technical applications it is necessary to optically capture an object with image processing systems. This can be, for example, a contour of an object or a reading of a code. In this way, for example, errors in the assembly of objects can be detected or the incorrect position of a label stuck on a bottle can be detected.

Dabei werden in zunehmendem Maße sogenannte Vision Sensoren eingesetzt. Vision Sensoren sind relativ kleine und kompakte Geräte mit Abmessungen in der Breite, Höhe und Tiefe von beispielsweise 2 bis 12 cm und weisen ein Objektiv oder einen Objektivanschluss für ein externes Objektiv sowie einen optischen Sensor als Kamera zur optischen Erfassung eines Gegentandes auf. Die von dem optischen Sensor gelieferten Daten werden von einem Rechner mit einer Software ausgewertet und dadurch kann beispielsweise die erfasste Kontur eines Gegenstandes mit einer vorgegebenen Kontur eines Gegenstandes verglichen werden, um Montagefehler zu erkennen. Die Vision Sensoren können für unterschiedliche Anwendungen programmiert werden. Hierzu ist in der Regel ein externer Computer, beispielsweise ein Laptopcomputer, an den Vision Sensor anzuschließen mit dem der Vision Sensor programmiert werden kann, d. h. eine unterschiedliche Software und/oder unterschiedliche Daten auf den in den Vision Sensor eingebauten Rechner übertragen werden können.So-called vision sensors are being used to an increasing extent. Vision sensors are relatively small and compact devices with dimensions in width, height and depth of, for example, 2 to 12 cm and have a lens or a lens connection for an external lens and an optical sensor as a camera for the optical detection of an object. The data supplied by the optical sensor are evaluated by a computer with software and, for example, the recorded contour of an object can be compared with a predetermined contour of an object in order to detect assembly errors. The vision sensors can be programmed for different applications. For this purpose, an external computer, for example a laptop computer, is to be connected to the vision sensor with which the vision sensor can be programmed, i. H. different software and / or different data can be transferred to the computer built into the vision sensor.

Für die optische Erfassung der Gegenstände ist eine geeignete Beleuchtung notwendig. Für gut ausgeleuchtete und scharfe Bilder ist dabei der Einsatz einer geblitzten Beleuchtung oft unumgänglich. Externe Beleuchtungslösungen nutzen hierfür eigene Blitzcontroller. Eine externe Beleuchtungseinrichtung dient hierbei als gesonderte Baueinheit zu dem Vision Sensor zur Aus- und Beleuchtung des Gegenstandes. Mit dem Blitzcontroller werden beispielsweise LEDs als externe Beleuchtungseinrichtungen im Blitzbetrieb betrieben. Hierzu ist es erforderlich, den Blitzbetrieb, beispielsweise die für das Blitzen in der Regel erforderliche höheren Spannungsimpulse und die Zeitdauer des Blitzes und die Zeitdauer ohne Blitz, an den Betrieb der Bilderfassungseinrichtung anzupassen, beispielsweise die Taktfrequenz mit der wechselnde Gegenstände auf einem Fließband optisch erfasst werden mit der Blitzfrequenz zu synchronisieren.Suitable lighting is necessary for the optical detection of the objects. For well-lit and sharp images, the use of flashed lighting is often unavoidable. External lighting solutions use their own flash controllers for this. An external lighting device serves as a separate unit for the vision sensor for illuminating and illuminating the object. With the flash controller, for example, LEDs are operated as external lighting devices in flash mode. For this purpose, it is necessary to adapt the flash mode, for example the higher voltage pulses usually required for flashing and the duration of the flash and the duration without flash, to the operation of the image capture device, for example the clock frequency with which changing objects are optically captured on a conveyor belt synchronize with the flash frequency.

Aus der Druckschrift US 4 645 348 A ist ein Sensor / Beleuchtungssystem in der Anwendung einer dreidimensionalen Vermessung von Objekten bekannt. Die Beleuchtungsquelle in dem Sensor /Beleuchtungssystem umfaßt ein Fadenkreuz-Lichtmuster, um dreidimensionale Messungen mit einer Vielzahl von Merkmalen vorzunehmen, einschließlich Kanten, Ecken, Löcher, etc.. Die Lichtquelle des Sensor / Beleuchtungssystems wird ausschließlich über die Steuerung des Sensor / Beleuchtungssystems angesteuert.From the pamphlet U.S. 4,645,348 A a sensor / lighting system in the application of a three-dimensional measurement of objects is known. The lighting source in the sensor / lighting system includes a crosshair light pattern to take three-dimensional measurements with a variety of features including edges, corners, holes, etc .. The light source of the sensor / lighting system is controlled solely by the control of the sensor / lighting system.

Aus der Druckschrift US 6 314 631 B1 ist ein Verfahren zum Zusammenbau, zur Handhabung und zur Herstellung bekannt, bei dem auf Objekten verwendete Zielmarken angebracht sind. Die Zielmarken können speziell auf das Objekt aufgebracht werden oder ein normales Merkmal des Objekts sein. Die in dem Dokument beschriebene Lichtquelle wird über eine ein Kamerasystem steuernde Rechnereinheit angesteuert.From the pamphlet US 6,314,631 B1 a method of assembly, handling and manufacture is known in which target marks used on objects are attached. The target marks can be specially applied to the object or be a normal feature of the object. The light source described in the document is controlled by a computer unit controlling a camera system.

Aus der Druckschrift US 2006/0088196 A1 ist ein Bildgebungssystem bekannt, das Bilder in hoher Auflösung erfassen kann. Es können damit automatisierte Prozesse in Echtzeit erfasst werden. So kann beispielsweise in einer Ausführung des Bildgebungssystems ein Durchsatz von Tabletten gezählt und eine Verteilung der Tabletten entsprechend gesteuert werden. Eine Beleuchtung im Dauerlichtmode erfolgt durch eine separate Festkörper-Lichtquelle, welche von oder unabhängig von dem Bildgebungssystem gesteuert werden kann.From the pamphlet US 2006/0088196 A1 an imaging system capable of capturing high resolution images is known. It can be used to record automated processes in real time. For example, in one embodiment of the imaging system, a throughput of tablets can be counted and a distribution of the tablets can be controlled accordingly. Illumination in continuous light mode is provided by a separate solid-state light source, which can be controlled by or independently of the imaging system.

Aus der Druckschrift US 7 305 114 B2 ist ein Bildverarbeitungs-System bekannt, welches Bilder von einem Objekt erfassen kann und Element zur Bildverarbeitung und Bilddarstellung, insbesondere zur Aufbereitung von Webbrowser kompatiblen Bildern, aufweist. Das Bildverarbeitungssystem weist eine Schnittstelle auf, über die Steuersignale übertragen werden können. Dies können Signale sein, welche beispielsweise eine Förderbandbewegung oder eine Verschlussauslösung einer Kamera steuern. Es können ferner Trigger Signale empfangen werden, die eine Bildaufnahme bewirken.From the pamphlet US 7 305 114 B2 an image processing system is known which can capture images of an object and has elements for image processing and image display, in particular for processing images compatible with web browsers. The image processing system has an interface via which control signals can be transmitted. These can be signals which, for example, control a conveyor belt movement or a shutter release of a camera. Trigger signals can also be received which cause an image to be recorded.

In nachteiliger Weise ist somit an einem Bildverarbeitungs-System ein gesonderter Beleuchtungsrechner als zusätzliches Bauteil in Ergänzung zu dem Vision Sensor und der Beleuchtungseinrichtung erforderlich. Dieser ist außerdem mit dem Vision Sensor zumindest für einen Datenaustausch zur Synchronisation in aufwendiger Weise zu verbinden und es ist eine gesonderte Programmierung des Beleuchtungsrechners erforderlich. Außerdem ist der Beleuchtungsrechner mit der externen Beleuchtung elektrisch zu verbinden. Neben den Kosten für diese Zusatzhardware müssen die Geräte also separat programmiert, verkabelt und mit der Bildaufnahme synchronisiert werden.Disadvantageously, a separate lighting computer is therefore required in an image processing system as an additional component in addition to the vision sensor and the lighting device. This must also be connected to the vision sensor in a complex manner, at least for data exchange for synchronization, and separate programming of the lighting computer is required. In addition, the lighting computer must be electrically connected to the external lighting. In addition to the costs for this additional hardware, the devices must be programmed, wired and synchronized with the image acquisition separately.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden.The object of the present invention is to overcome the disadvantages in the prior art.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Vision Sensor, umfassend eine Bilderfassungseinrichtung, einen Rechner zur Verarbeitung und Auswertung der von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Daten eines optisch zu erfassenden Gegenstandes, wenigstens eine elektrische Schnittstelle zur elektrischen Verbindung des Vision Sensors, wobei vorzugsweise der Vision Sensor keine, insbesondere in den Vision Sensor eingebaute oder integrierte, Beleuchtungseinrichtung umfasst, wobei der Vision Sensor einen Beleuchtungsrechner umfasst zur Steuerung einer externen Beleuchtungseinrichtung für den Vision Sensor. In vorteilhafter Weise kann ohne zusätzlichen Programmier- und Verkabelungsaufwand die Synchronisation zwischen der Bildaufnahme und dem Blitzimpuls erfolgen, so dass wertvolle Zeit während der Inbetriebnahme gespart wird. Es ist somit kein Beleuchtungsrechner als gesondertes Bauteil für die externe Beleuchtungseinrichtung erforderlich, da der Beleuchtungsrechner in den Vision Sensor eingebaut oder integriert ist.This object is achieved with a vision sensor, comprising an image acquisition device, a computer for processing and evaluating the data acquired by the image acquisition device of an object to be optically acquired, at least one electrical interface for the electrical connection of the vision sensor comprises lighting device built into or integrated into the vision sensor, the vision sensor comprising a lighting computer for controlling an external lighting device for the vision sensor. The synchronization between the image acquisition and the flash pulse can advantageously take place without additional programming and cabling effort, so that valuable time is saved during commissioning. No lighting computer is therefore required as a separate component for the external lighting device, since the lighting computer is built into or integrated into the vision sensor.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Beleuchtungsrechner von dem Rechner gebildet und/oder der Rechner und/oder der Beleuchtungsrechner umfasst einen Prozessor und einen Speicher und/oder der Beleuchtungsrechner ist in den Vision Sensor eingebaut oder integriert und/oder der Vision Sensor umfasst ein, vorzugsweise fluiddichtes, Gehäuse, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall, und der Beleuchtungsrechner und vorzugsweise der Rechner ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und/oder von dem Rechner ist mittels der erfassten Daten eine Kontur des zu erfassenden Gegenstandes und/oder ein Code, beispielsweise ein Bar- oder Matrixcode, erfassbar. Die Programmierung des Rechner und des Beleuchtungsrechners kann damit besser abgestimmt werden, weil die Software des Rechners und Beleuchtungsrechners aufeinander abgestimmt, insbesondere identisch, sind.In a further embodiment, the lighting computer is formed by the computer and / or the computer and / or the lighting computer comprises a processor and a memory and / or the lighting computer is built into or integrated into the vision sensor and / or the vision sensor comprises, preferably fluid-tight housing, for example made of plastic or metal, and the lighting computer and preferably the computer is arranged inside the housing and / or the computer uses the captured data to provide a contour of the object to be captured and / or a code, for example a bar or Matrix code, detectable. The programming of the computer and the lighting computer can thus be better coordinated because the software of the computer and lighting computer are coordinated, in particular identical, with one another.

In einer weiteren Variante umfasst der Vision Sensor einen, insbesondere elektronischen, Schalter, beispielsweise einen Transistor, zum Ein- und Ausschalten der externen Beleuchtungseinrichtung und vorzugsweise ist der Schalter von dem Beleuchtungsrechner betätigbar und vorzugsweise ist der Schalter in den Vision Sensor eingebaut oder integriert und/oder der Schalter ist innerhalb eines Gehäuses des Vision Sensors angeordnet, d. h. innerhalb eines des von dem Gehäuses eingeschlossenen Raumes. Mit dem Schalter kann die Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet werden, beispielsweise für einen Blitzbetrieb. Der Schalter wird von dem Beleuchtungsrechner gesteuert, d. h. geöffnet und geschlossen.In a further variant, the vision sensor comprises a switch, in particular an electronic switch, for example a transistor, for switching the external lighting device on and off, and preferably the switch can be actuated by the lighting computer and the switch is preferably built into or integrated into the vision sensor and / or the switch is arranged within a housing of the vision sensor, i. H. within one of the space enclosed by the housing. The lighting device can be switched on and off with the switch, for example for flash operation. The switch is controlled by the lighting computer, i. H. open and closed.

Ferner umfasst der Vision Sensor eine elektrische B-Schnittstelle zur Stromversorgung der externen Beleuchtungseinrichtung und vorzugsweise ist die elektrische B-Schnittstelle von dem Schalter ein- und ausschaltbar. Mit einem Stromkabel kann die externe Beleuchtungseinrichtung an die B-Schnittstelle angeschlossen und mit elektrischem Strom versorgt werden. Der Schalter in dem Vision Sensor kann den Strom an der B-Schnittstelle ein- und ausschalten, so dass dadurch auch die externe Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet werden kann.Furthermore, the vision sensor comprises an electrical B interface for supplying power to the external lighting device, and the electrical B interface can preferably be switched on and off by the switch. The external lighting device can be connected to the B interface with a power cable and supplied with electrical power. The switch in the vision sensor can switch the power on and off at the B interface, so that the external lighting device can also be switched on and off.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Vision Sensor eine, insbesondere elektronische, Spannungs-Stromwandlereinheit, beispielsweise einen Aufwärts-, Abwärtsregler (Step-Up / Step-Down Converter) oder einen Wandler mit Transformator. Die Spannungswandlereinheit kann die am Eingang des Vision Sensor wechsel- oder gleichförmig anliegende Eingangsspannung und den Eingangsstrom an die Betriebsart, Dauerlicht oder Blitzlicht, der Beleuchtungseinrichtung in Höhe und Form anpassen. Wird dem Vision Sensor an einer E-Schnittstelle ein Gleichstrom mit einer Spannung von beispielsweise 18 V zur Verfügung gestellt, kann mittels der Spannungs-Stromwandlereinheit die Spannung dieses Stromes auf 24 V erhöht werden und mit dem Strom die externe Beleuchtungseinrichtung betrieben werden, da die Spannungs-Stromwandlereinheit leitend mit der B-Schnittstelle verbunden ist. Beispielsweise wird die Beleuchtungseinrichtung im Dauerbetrieb ständig mit 0,8A und 12V und im Blitzbetrieb impulsförmig mit 4A und 24V betrieben.
Weiter umfasst der Vision Sensor eine elektrische E-Schnittstelle zur Stromversorgung des Vision Sensors und / oder zur Steuerung bzw. Stromversorgung einer externen Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine optische und / oder akustische Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine Anzeigelampe, und es ist mittels der Spannungs-Stromwandlereinheit an der elektrischen B-Schnittstelle ein anderer Strom / Spannung erzeugbar als an der E-Schnittstelle anliegt und vorzugsweise ist mittels der Spannungs-Stromwandlereinheit der elektrische Strom von der E-Schnittstelle unter Spannungs- / Stromänderung zu der B-Schnittstelle leitbar.In a further embodiment, the vision sensor comprises an, in particular electronic, voltage / current converter unit, for example an upward or downward regulator (step-up / step-down converter) or a converter with a transformer. The voltage converter unit can adapt the alternating or uniform input voltage and the input current to the operating mode, continuous light or flashing light, of the lighting device in terms of height and shape. If a direct current with a voltage of 18 V, for example, is made available to the vision sensor at an electrical interface, the voltage of this current can be increased to 24 V by means of the voltage-current converter unit and the external lighting device can be operated with the current, since the voltage -Current transformer unit is conductively connected to the B interface. For example, the lighting device is operated continuously with 0.8A and 12V in continuous operation and in pulsed mode with 4A and 24V in flash operation.
The vision sensor also includes an electrical E-interface for powering the vision sensor and / or for controlling or powering an external display device, for example an optical and / or acoustic display device, for example a display lamp, and it is connected to the voltage / current converter unit by means of the electrical B-interface a different current / voltage can be generated than is applied to the E-interface and preferably by means of the voltage-current converter unit, the electrical current can be conducted from the E-interface with a voltage / current change to the B-interface.

Die elektrische E-Schnittstelle dient zur Energie- bzw. Stromversorgung des Vision Sensors und vorzugsweise der externen Beleuchtungseinrichtung und vorzugsweise können mit der E-Schnittstelle externe Anzeigeeinrichtungen oder Aktoren mit Strom versorgt werden. Beispielsweise kann eine Anzeigelampe signalisieren, dass der optisch geprüfte Gegenstand in Ordnung oder nicht in Ordnung ist. Abweichend hiervon kann die externe Anzeigeeinrichtung mit Strom unabhängig von dem Vision Sensor versorgt werden und an der E-Schnittstelle wird nur ein Steuerstrom zur Steuerung der externen Anzeigeeinrichtung zur Verfügung gestellt oder mittels einer Funkverbindung wird die externe Anzeigeeinrichtung von dem Vision Sensor bzw. Rechner gesteuert.The electrical E-interface is used for the energy or power supply of the vision sensor and preferably the external lighting device and preferably external display devices or actuators can be supplied with power with the E-interface. For example, an indicator lamp can signal that the optically tested object is OK or not OK. Notwithstanding this, the external display device can be supplied with power independently of the vision sensor and only a control current for controlling the external display device is made available at the E-interface or by means of a radio link, the external display device is controlled by the vision sensor or computer.

Zweckmäßig umfasst der Vision Sensor eine elektrische D-Schnittstelle, insbesondere einen Ethernet-Anschluss, zur Datenübertragung, insbesondere zum Anschluss eines externen Computers zur Programmierung des Vision Sensors, und/oder die Bilderfassungseinrichtung umfasst ein Objektiv und einen optischen Sensor bzw. eine Kamera und vorzugsweise ist das Objektiv auswechselbar mit dem Vision Sensor verbunden, beispielsweise mittels einer Bajonett- oder Schraubverbindung und/oder der Vision Sensor umfasst ein Gehäuse. Mit der D-Schnittstelle kann der Rechner und/oder Beleuchtungsrechner programmiert werden und/oder Daten auf den Rechner und/oder Beleuchtungsrechner übertragen werden für unterschiedliche Anwendungen des Vision Sensors. Hierzu kann ein externer Computer, beispielsweise ein Laptopcomputer, mittels einer Datenleitung und der D-Schnittstelle an den Vision Sensor angeschlossen werden und damit der Vision Sensor für unterschiedliche Anwendungen, beispielsweise Vollständigkeitskontrolle von Gegenständen oder Positions- bzw. Lageprüfung von Gegenständen, angepasst bzw. programmiert werden. Das Objektiv an dem Vision Sensor kann ausgetauscht werden, beispielsweise es können Objektive mit einer unterschiedlichen Brennweite, z. B. 10 mm oder 16 mm, an dem Vision Sensor befestigt werden für unterschiedliche Anwendungen.The vision sensor expediently comprises an electrical D-interface, in particular an Ethernet connection, for data transmission, in particular for connecting an external computer for programming the vision sensor, and / or the image capturing device comprises a lens and an optical sensor or a camera and preferably the lens is interchangeably connected to the vision sensor, for example by means of a bayonet or screw connection and / or the vision sensor comprises a housing. The computer and / or lighting computer can be programmed with the D interface and / or data can be transferred to the computer and / or lighting computer for different applications of the vision sensor. For this purpose, an external computer, for example a laptop computer, can be connected to the vision sensor by means of a data line and the D-interface and thus the vision sensor can be adapted or programmed for different applications, for example checking the completeness of objects or checking the position or position of objects will. The lens on the vision sensor can be exchanged, for example lenses with a different focal length, e.g. B. 10 mm or 16 mm, can be attached to the vision sensor for different applications.

Erfindungsgemäßes Bildverarbeitungssystem, umfassend einen Vision Sensor, einen Beleuchtungsrechner und eine externen Beleuchtungseinrichtung, wobei der Vision Sensor als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebener Vision Sensor ausgebildet ist. Eine gesonderte Verbindung des Beleuchtungsrechners mit dem Rechner des Vision Sensors ist damit nicht erforderlich.An image processing system according to the invention, comprising a vision sensor, a lighting computer and an external lighting device, the vision sensor being designed as a vision sensor described in this patent application. A separate connection between the lighting computer and the computer of the vision sensor is therefore not required.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die externe Beleuchtungseinrichtung, insbesondere ausschließlich, elektrisch mit dem Vision Sensor, insbesondere mit einer B-Schnittstelle des Vision Sensors, verbunden, beispielsweise mittels eines Stromkabels, und/oder die externe Beleuchtungseinrichtung ist in einem Abstand, z. B. wenigstens 1 cm, 5 cm, 20 cm, 50 cm oder 100 cm, zu dem Vision Sensor angeordnet ist. Vorzugsweise abweichend hiervon weist die externe Beleuchtungseinrichtung eine Energieversorgung unabhängig von dem Vision Sensor auf und die externe Beleuchtungseinrichtung wird von dem Vision Sensor bzw. Beleuchtungsrechner durch eine Datenverbindung, beispielsweise mit einer Datenleitung oder einer Datenfunkverbindung, gesteuert.
In einer ergänzenden Variante umfasst die externe Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine LED, vorzugsweise mehrere LEDs, oder wenigstens eine Halogen- oder Leuchtstofflampe und / oder die externe Beleuchtungseinrichtung ist im Blitzlichtbetrieb betreibbar und / oder die externe Beleuchtungseinrichtung ist von dem Schalter des Vision Sensors mit einem gepulsten Strom versorgbar ist und / oder die Zeitdauer des ein- und ausgeschalteten Stroms für die externe Beleuchtungseinrichtung ist programmierbar, insbesondere mittels des Beleuchtungsrechners und/oder einer Software des Beleuchtungsrechners und/oder der Rechner und/oder der Beleuchtungsrechner die Zeitdauer des ein- und ausgeschalteten Stroms für die externe Beleuchtungs-einrichtung an den Betrieb der Bilderfassungseinrichtung anpasst und / oder synchronisiert. Zweckmäßig erfolgt die Blitzzeit zeitsynchron zur optischen Bildaufnahme mit der Bilderfassungseinrichtung. Der Betrieb von LEDs im Blitzbetrieb ist besonders vorteilhaft, weil LEDs im Blitzbetrieb eine höhere Lichtstärke aufweisen und eine Überhitzung der LEDs gegenüber einem Dauerbetrieb vermieden werden kann.In a further embodiment, the external lighting device is, in particular exclusively, electrically connected to the vision sensor, in particular to a B interface of the vision sensor, for example by means of a power cable, and / or the external lighting device is at a distance, e.g. B. at least 1 cm, 5 cm, 20 cm, 50 cm or 100 cm, is arranged to the vision sensor. Notwithstanding this, the external lighting device preferably has an energy supply independent of the vision sensor and the external lighting device is controlled by the vision sensor or lighting computer through a data connection, for example with a data line or a data radio connection.
In a supplementary variant, the external lighting device comprises at least one LED, preferably several LEDs, or at least one halogen or fluorescent lamp and / or the external lighting device can be operated in flash mode and / or the external lighting device is from the switch of the vision sensor with a pulsed current can be supplied and / or the duration of the switched-on and switched-off current for the external lighting device is programmable, in particular by means of the lighting computer and / or software of the lighting computer and / or the computer and / or the lighting computer the duration of the switched-on and switched-off current for adapts and / or synchronizes the external lighting device to the operation of the image capture device. The flash time is expediently synchronized with the optical image recording with the image acquisition device. The operation of LEDs in flash mode is particularly advantageous because LEDs have a higher luminous intensity in flash mode and overheating of the LEDs compared to continuous operation can be avoided.

In einer Variante liegt die Breite und / oder Höhe und / oder Tiefe des Vision Sensors oder des Gehäuses des Vision Sensors zwischen 1 cm und 50 cm, vorzugsweise zwischen 2 cm und 30 cm, insbesondere zwischen 2 cm und 15 cm.In one variant, the width and / or height and / or depth of the vision sensor or the housing of the vision sensor is between 1 cm and 50 cm, preferably between 2 cm and 30 cm, in particular between 2 cm and 15 cm.

Insbesondere beträgt die Masse des Vision Sensors weniger als 1 kg, 0,5 kg, 0,3 kg, 0,2 kg oder 0,1 kg.In particular, the mass of the vision sensor is less than 1 kg, 0.5 kg, 0.3 kg, 0.2 kg or 0.1 kg.

Zweckmäßig ist der Rechner und/oder der Beleuchtungsrechner ein Computer, ein Controller oder ein Mikrocontroller.The computer and / or the lighting computer is expediently a computer, a controller or a microcontroller.

In einer Variante umfasst der Vision Sensor zwei getrennte Rechner und BeleuchtungsrechnerIn one variant, the vision sensor comprises two separate computers and lighting computers

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

1 einen stark vereinfachten Ansicht eines Bildverarbeitungssystems mit einem Vision Sensor.

In the following, an embodiment of the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 a greatly simplified view of an image processing system with a vision sensor.

Ein in 1 dargestelltes Bildverarbeitungssystem 2 mit einem Vision Sensor 1 wird in verschiedenen technischen Anwendungen eingesetzt, um einen Gegenstand 18, beispielsweise ein Montageteil oder ein Flasche, optisch zu erfassen, zu kontrollieren oder zu prüfen. Hierzu kann die Kontur und / oder die Helligkeit des Gegenstandes 18 erfasst werden und hiermit eine Vollständigkeitskontrolle oder eine Lageprüfung durchgeführt werden. Es können auch weitergehende Merkmalsprüfungen, beispielsweise ein Abstand zwischen zwei Kanten, eine Abweichung zu einem Referenz-kreis, eine Füllstandsprüfung oder ein Konturvergleich, an dem Gegenstand 18 durchgeführt werden.An in 1 Image processing system shown 2 with a vision sensor 1 is used in various technical applications around an object 18th , for example, an assembly part or a bottle, to optically detect, control or test. The contour and / or the brightness of the object can be used for this purpose 18th and a completeness check or a position check can be carried out with this. Further feature tests can also be carried out on the object, for example a distance between two edges, a deviation from a reference circle, a fill level test or a contour comparison 18th be performed.

Der Vision Sensor 1 umfasst ein nicht gesondert dargestelltes Gehäuse aus Kunststoff oder Metall. Das Gehäuse ist dabei von einem Objektiv 7 einer Kamera 6 oder einer Bilderfassungseinrichtung 6 unterbrochen und mit dem Objektiv 7 wird der Gegenstand 18 auf einen optischen Sensor 8 der Bilderfassungseinrichtung 8 projiziert und diese Bildprojektion wird in elektronische bzw. elektrische Signale umgewandelt und von einem Rechner 3, beispielsweise einem Computer oder Mikrokontroller, verarbeitet. Der Rechner 3 umfasst im Allgemeinen ein Betriebssystem und eine installierten Bildverarbeitungssoftware, so dass mit dem Rechner 3 die Signale ausgewertet und verarbeitet werden können und somit der Gegenstand 18 kontrolliert und geprüft werden kann. Der Vision Sensor 1 umfasst drei elektrische Schnittstellen 10, die jeweils als Stecker mit Steckkontakten ausgebildet sind. Eine D-Schnittstelle 13 als DatenSchnittstelle 13 ist als Ethernet-Anschluss 14 ausgebildet mit einem Datenkabel (nicht dargestellt) und der D-Schnittstelle 13 kann an den Vision Sensor 1 ein externer Computer (nicht dargestellt), beispielsweise Laptopcomputer, angeschlossen werden. Auf dem externen Computer ist eine spezielle Software installiert, mit der der Rechner 3 programmiert und / oder Daten auf den Rechner 3 übertragen werden können, um den Vision Sensor 1 an unterschiedliche Anwendungen für verschiedenen Gegenstände 18 anzupassen. Eine E-Schnittstelle 11 dient dazu, den Vision Sensor 1 mit elektrischer Energie oder Strom zu versorgen. Außerdem können mit der E-Schnittstelle externe Anzeigeeinrichtungen (nicht dargestellt), beispielsweise eine grüne und rote Anzeigenlampe, oder andere Einrichtungen, beispielsweise Montageroboter, betrieben sowie mit einem nicht dargestellten Anzeigenschalter von dem Rechner 3 ein- und ausgeschaltet werden. Eine leuchtende rote Anzeigenlampe signalisiert beispielsweise, dass die Vollständigkeitsprüfung des Gegenstandes 18 positiv verlaufen ist und eine leuchtende grüne Anzeigenlampe signalisiert beispielsweise, dass die Vollständigkeitsprüfung des Gegenstandes 18 negativ verlaufen ist.The vision sensor 1 comprises a housing made of plastic or metal, which is not shown separately. The housing is from a lens 7th a camera 6th or an image capture device 6th interrupted and with the lens 7th becomes the subject 18th to an optical sensor 8th the image capture device 8th projected and this image projection is converted into electronic or electrical signals and processed by a computer 3 , for example a computer or microcontroller processed. The computer 3 generally comprises an operating system and an installed image processing software, so that with the computer 3 the signals can be evaluated and processed and thus the object 18th can be controlled and checked. The vision sensor 1 includes three electrical interfaces 10 , which are each designed as a plug with plug contacts. A D interface 13th as a data interface 13th is as an ethernet port 14th designed with a data cable (not shown) and the D interface 13th can be connected to the vision sensor 1 an external computer (not shown), for example a laptop computer, can be connected. Special software is installed on the external computer with which the computer 3 programmed and / or data on the computer 3 can be transmitted to the vision sensor 1 to different uses for different objects 18th adapt. An e-interface 11 serves the vision sensor 1 to be supplied with electrical energy or electricity. In addition, external display devices (not shown), for example a green and red display lamp, or other devices, for example assembly robots, can be operated with the E interface, as well as with a display switch (not shown) from the computer 3 can be switched on and off. A glowing red indicator lamp signals, for example, that the completeness check of the item 18th is positive and a glowing green indicator lamp signals, for example, that the completeness check of the item 18th went negative.

Für viele anspruchsvollere Anwendungen ist eine Beleuchtung des zu erfassenden Gegenstandes 18 erforderlich, so dass dadurch beispielsweise negative Einflüsse von Fremdlicht reduziert werden können. Die Bildaufnahme mit der Kamera 2 oder der Bilderfassungseinrichtung 6 erfolgt dabei gleichzeitig mit einer Blitzbeleuchtung des Gegenstandes 18 mit einer externen Beleuchtungseinrichtung 5, die mehrere LEDs 16 umfasst. Hierzu ist die externe Beleuchtungsein-richtung 5 mit einem Stromkabel 15 mit einer B-Schnittstelle 12 an dem Vision Sensor 1 elektrisch verbunden. Der Rechner 3 bildet dabei auch einen Beleuchtungsrechner 4 bzw. einen Blitzcontroller 4 und von dem Beleuchtungsrechner 4 wird ein elektronischer Schalter 9 gesteuert, d. h. geschlossen und geöffnet, so dass dadurch nur bei einem geschlossenen Schalter 4 die externe Beleuchtungseinrichtung 5 in Betrieb ist bzw. Licht aussendet. Der Strom bzw. die elektrische Energie für die Beleuchtungseinrichtung 5 stammt ausschließlich von der an der E-Schnittstelle 11 dem Vision Sensor 1 zugeführten elektrischen Strom. Dabei wird an der E-Schnittstelle 11 dem Vision Sensor 1 Strom mit einer Gleichspannung von 18 V zur Verfügung gestellt und eine in den Vision Sensor 1 eingebaute Spannungs-Stromwandlereinheit 17 erhöht für die B-Schnittstelle 12 bzw. die externe Beleuchtungseinrichtung 5 die Spannung auf 24 V. Da der Beleuchtungsrechner 4 mit entsprechender Software in den Vision Sensor 1 eingebaut ist, ist eine gesonderte Abstimmung zwischen dem Rechner 3 und dem Beleuchtungsrechner 4 nicht erforderlich. Bei der Programmierung und Anpassung des Vision Sensors 1 an verschiedene Anwendungen und unterschiedliche Gegenstände 18 mit dem externen Computer (nicht dargestellt), können somit mit dem externen Computer nicht nur der Rechner 3, sondern auch der Beleuchtungsrechner 4 in einem Arbeitsgang angepasst werden.For many more demanding applications there is an illumination of the object to be detected 18th required so that, for example, negative influences of extraneous light can be reduced. Taking pictures with the camera 2 or the image capture device 6th takes place simultaneously with a flash illumination of the object 18th with an external lighting device 5 who have favourited multiple LEDs 16 includes. For this purpose, the external lighting device 5 is provided with a power cable 15th with a B interface 12th on the vision sensor 1 electrically connected. The computer 3 also forms a lighting computer 4th or a flash controller 4th and from the lighting computer 4th becomes an electronic switch 9 controlled, ie closed and open, so that only when the switch is closed 4th the external lighting device 5 is in operation or emits light. The current or the electrical energy for the lighting device 5 comes exclusively from the one at the E interface 11 the vision sensor 1 supplied electric current. This is done at the E interface 11 the vision sensor 1 Electricity with a DC voltage of 18 V is provided and one in the vision sensor 1 built-in voltage-current transformer unit 17th increased for the B interface 12th or the external lighting device 5 the voltage to 24 V. Since the lighting computer 4th with the appropriate software in the vision sensor 1 is built in, there is a separate coordination between the computer 3 and the lighting computer 4th not mandatory. When programming and adapting the vision sensor 1 to different uses and different objects 18th with the external computer (not shown), not only the computer can be used with the external computer 3 , but also the lighting calculator 4th can be adjusted in one operation.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Vision Sensor 1 und dem erfindungsgemäßen Bildverarbeitungssystem 2 wesentliche Vorteile verbunden. In den Vision Sensor 1 ist der Beleuchtungsrechner 4 als Blitzcontroller 4 integriert, so dass der Beleuchtungsrechner 4 nicht als gesondertes Bauteil erforderlich ist und auch eine aufwendige Verbindung des Beleuchtungsrechners 4 mit dem Vision Sensor 1 nicht erforderlich ist. Ferner entfällt eine gesonderte Abstimmung des Beleuchtungsrechners 4 mit dem Rechner 3.Viewed overall, the vision sensor according to the invention 1 and the image processing system according to the invention 2 associated significant advantages. In the vision sensor 1 is the lighting calculator 4th as a flash controller 4th integrated so that the lighting computer 4th is not required as a separate component and also a complex connection of the lighting computer 4th with the vision sensor 1 is not required. Furthermore, the lighting computer does not need to be coordinated separately 4th with the calculator 3 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Vision SensorVision sensor
22: BildverarbeitungssystemImage processing system
33: Rechnercomputer
44th: BeleuchtungsrechnerLighting calculator
55: Externe BeleuchtungseinrichtungExternal lighting device
66th: BilderfassungseinrichtungImage capture device
77th: Objektivlens
88th: Optischer SensorOptical sensor
99: Elektronischer SchalterElectronic switch
1010: Elektrische SchnittstelleElectrical interface
1111th: E-SchnittstelleE interface
1212th: B-SchnittstelleB interface
1313th: D-SchnittstelleD interface
1414th: Ethernet-AnschlussEthernet connection
1515th: StromkabelPower cord
1616: LEDLED
1717th: Spannungs-StromwandlereinheitVoltage-current transformer unit
1818th: Gegenstandobject

Claims

Vision sensor (1), comprising a housing with: - an image acquisition device (6), - A computer (3) for processing and evaluating the data of an object (18) to be optically captured by the image capturing device (6), - A lighting computer (4) for controlling an external lighting device (5) in flash mode - an electrical E-interface (11), for the power supply of the vision sensor, - a lighting computer (4) for controlling an external lighting device (5) in flash mode, - A voltage - current converter unit (17) and - An electrical B interface (12) for supplying power to the external lighting device (5), with the voltage / current converter unit (17) being able to generate a different voltage / current at the electrical B interface (12) than at the E interface ( 11) is applied, whereby the voltage-current converter unit (17) is designed, the alternating or uniform input voltage and the input current of the vision sensor (1) to the operating mode, continuous light or flashing light, at the E-interface of the vision sensor (1), to adjust the height and shape of the lighting device (5), and by means of the voltage / current converter unit (17) the electrical current can be conducted from the E interface (11) with voltage / current conversion to the B interface (12) and the lighting computer (4) is integrated in the vision sensor (1), and a flash pulse from the external lighting device (5) can be synchronized with an image recording of the image capturing device (6).

Vision sensor Claim 1 , characterized in that the electrical B-interface (12) can be switched on and off by a switch (9).

Vision sensor Claim 1 or 2 , characterized in that the computer (3) can use the captured data to capture a contour of the object (18) to be captured and / or a code.

Vision sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting computer (4) is formed by the computer (3).

Vision sensor Claim 4 , characterized in that the electrical E-interface (11) is also provided for controlling or powering an external display device or actuators

Vision sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the vision sensor (1) comprises an electrical D-interface (13) for data transmission, an external computer for programming the vision sensor (1).

Vision sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the image acquisition device (6) comprises an objective (7) and an optical sensor (8) and the objective (7) is interchangeably connected to the vision sensor (1).