Für die Verarbeitung von robustem Stahl für Bauwesen und Infrastruktur ist die Peddinghaus Corporation mit Sitz in Gevelsberg, Deutschland und Bradley, IL, USA seit 1903 eine feste Größe. Das Produktportfolio der Firma reicht von Bohranlagen über Bandsägen bis hin zu Brennschneidemaschinen. Letzteres sind Maschinen, mit welchen Stahl in unterschiedlichen Profilen (H-, C-, Winkel- oder L-Profil) geschnitten oder markiert wird. Geschnitten bedeutet hierbei nicht nur das Abtrennen von einzelnen Abschnitten, sondern auch das Schneiden z.B. von Montagelöchern oder Fasenschneiden.
Plasmaschneider mit Robot Vision
Mit PeddiBot hat Peddinghaus eine Produktfamilie, die mittels Plasmaschneider am Ende eines Roboterarms ein präzises Brennschneiden ermöglicht. Präzise bedeutet, dass der Abstand zwischen Plasmaschneider und Stahlprofil gleich bleiben muss, um ein einheitliches Schnittbild ohne Grat und damit ohne Nachbearbeitung zu erreichen. Die Daten zur Führung des Roboterarms werden anhand eines 3D-Vision-Systems berechnet. Hierbei wird das Stahlprofil am Vision-System vorbeigeführt, das einen auf das Stahl projizierten Laserstrahl kontinuierlich erfasst und die Daten an einen Vision-Server auf einem Industrie-PC sendet. Mittels Center of Gravity (COG) Algorithmus wird die Laserlinie im Bild bestimmt und eine Homographie-Matrix angewendet, um die 2D-Pixelkoordinaten in reale 3D-Messungen umzuwandeln. Auf dieser Basis werden die Koordinaten für die Schnittwege des Roboters ermittelt.
Mit dem patentierten 3D-Vision-Scan-Verfahren hat Peddinghaus bereits ein Alleinstellungsmerkmal im Markt. Dennoch ist die Firma bestrebt, sich stets zu verbessern und Kunden neue Vorteile zu bieten. Aus diesem Grund wurde der PeddiBot neu beleuchtet und überlegt, wo es noch Potentiale zur Verbesserung gibt. Der Fokus fiel auf das 3D-Vision-System. Da mit Druck- und Positionssensoren schon Sensorik von Balluff im Einsatz war, wollte Peddinghaus mehr über Möglichkeiten im Vision-Bereich erfahren und fragte bei Balluff nach.
Aus 3D- wird 2D-Vision
Die Auswahl an Standard-Industriekameras bei Balluff ist immens, sodass von den Kriterien hinsichtlich Auflösung, Schnittstelle, Bildwiederholrate mit der BVS CA-GX0, einer GigE Vision Kamerafamilie mit robusten Industriesteckern und Power over Ethernet, ein Ersatz gefunden wurde. Aber einfach eine 3D-Vision-Kamera durch zwei Industriekameras zu ersetzen, bringt keinen Kundenvorteil. So kam der Balluff-Bereich CDE ins Spiel, welcher für Kunden spezielle maßgeschneiderte Lösungen für Kamera- und Sensorkomponenten anbietet. Da die BVS CA-GX0 Industriekameras über ein FPGA verfügen und mit eigenen Algorithmen versehen werden kann, schlug Peddinghaus vor, die COG-Berechnung direkt auf der Kamera zu machen. Balluff adaptierte hierfür die Firmware der Kamera und erzeugte eine kundenspezifische Lösung. Auch die Treiber der Kamera wurden angepasst, sodass für Peddinghaus in der Impact Acquire API, ein kundenspezifisches und GenICam standardkonformes Feature-Control zur Verfügung gestellt wurde. Dieses ermöglicht es, per API die COG-Berechnung an- und auszuschalten oder die COG-Daten und damit die Erkennung des Laserprofils z.B. durch Schwellwert oder Angabe der minimalen und maximalen Breite des Laserprofils zu optimieren.
Neue Kamera reduziert Kosten
So vermeintlich klein die Idee auch erscheinen mag, so groß war die Auswirkung auf das Gesamtsystem. Zum einen reduziert die Industriekamera die Kosten des Gesamtsystems, da sie erstens die teurere 3D-Vision-Kamera ersetzt, zweitens den für die Verarbeitung der Daten der 3D-Vision-Kamera benötigten IPC obsolet macht und drittens die Einrichtung des Vision-Systems wesentlich vereinfacht. Zum anderen wird Peddinghaus durch die umfangreiche Bildsensor-Palette bei Balluff flexibler bei den Arbeitsabständen. Die bisherigen 3D-Vision-Kamera waren in der Auflösung beschränkt und limitierten den Arbeitsbereich der Brennschneidemaschinen. Durch die Firmware-Anpassung der Balluff Industriekamera wird die neue Generation der PeddiBot, der PeddiBot-1250 ST, nicht nur eine Industriekamera von Balluff verwenden, sondern fünf Kameras, um die Oberseite und die Seiten jedes Stahlträgers bis zu einer Breite von 1.250mm zu sehen. Die fünf Industriekameras sind immer noch günstiger als eine 3D-Vision-Kamera.
