Vision Kameras und Sensoren für die Automatisierung
Vision Sensoren lösen eine klar umrissene Prüfaufgabe direkt im Gerät, ohne angeschlossenen Rechner und ohne Programmierkenntnisse. Sie schließen die Lücke zwischen der einfachen Lichtschranke, die nur Anwesenheit erkennt, und dem vollwertigen Bildverarbeitungssystem.
Im Sortiment stehen 84 Geräte von HikRobot, von Lichtschranken über Vision Sensoren bis zu Lichtlaufzeitsensoren, mit Auflösungen von 0,3 bis 6 Megapixel und Schutzart bis IP67. Auf Anfrage liefern wir selbstverständlich auch alle anderen bekannten Marken.
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Produkte im Überblick
Vision Kameras und Sensoren: welche Bauform welche Prüfaufgabe löst
Die Kategorie umfasst 84 Produkte, durchgehend von HikRobot, und deckt drei technisch getrennte Klassen ab: 62 bildgebende Geräte mit integrierter Auswertung, Lichtschranken in vier Prinzipien, die nur Anwesenheit melden, und einen Lichtlaufzeitsensor für Entfernungen. Wer die Klassen verwechselt, zahlt zu viel oder bekommt zu wenig Information.
Vision Sensor, Smart Kamera oder Lichtschranke
Ein Vision Sensor ist eine Kamera mit integrierter Auswertung und fester, vom Hersteller vorgegebener Bedienoberfläche. Er löst eine klar umrissene Prüfaufgabe: vorhanden oder nicht, Lage innerhalb der Toleranz, Muster stimmt oder stimmt nicht, das Ergebnis geht als Schaltsignal hinaus. Eine Smart Kamera nutzt dieselbe Bauform, erlaubt aber freie Verkettung von Werkzeugen und passt zu Aufgaben, die sich im Betrieb ändern. Eine Lichtschranke wertet kein Bild aus und liefert genau ein Bit.
Die Entscheidungsregel: Reicht anwesend oder nicht anwesend, nehmen Sie die Lichtschranke. Geht es um Form, Lage oder Vollständigkeit bei fester Aufgabenstellung, nehmen Sie den Vision Sensor. Wechselt die Aufgabe häufig, tragen eine Smart Kamera oder eine Flächenkamera mit externer Auswertung weiter.
| Kriterium | Lichtschranke | Vision Sensor | Smart Kamera |
|---|---|---|---|
| Ergebnis | ein Bit, Objekt da oder nicht | Gut oder Schlecht, feste Aufgabe | frei definierbar, verkettbar |
| Einrichtung | ausrichten, Empfindlichkeit setzen | parametrieren ohne Code | Ablauf konfigurieren, teils mit Logik |
| Grenze | keine Aussage zu Merkmal oder Lage | Werkzeuge fest vorgegeben | höherer Einrichtungsaufwand |
| Einsatz | Anwesenheit, Zählen, Endlagen | Vollständigkeit, Lage, Maßprüfung | wechselnde Varianten |
Die vier Lichtschranken-Prinzipien
Die Diffuse-Reflexions-Lichtschranke, mit 8 Geräten die größte der vier Lichtschranken-Gruppen, sendet und empfängt im selben Gehäuse und wertet zurückgestreutes Licht aus. Sie braucht keinen Gegenpart, hat die kürzeste Reichweite und reagiert auf Farbe und Glanz der Oberfläche. Die Einweglichtschranke, 4 Geräte, trennt Sender und Empfänger, erreicht die größte Reichweite und die höchste Funktionsreserve, verlangt aber zwei Montagestellen. Die Reflexionslichtschranke, 2 Geräte, arbeitet gegen einen Reflektor und braucht bei glänzenden Teilen einen Polarisationsfilter. Für Glas, Folie und PET gibt es 2 Reflexionslichtschranken für transparente Objekte: Sie bewerten die geringe Dämpfung im doppelt durchlaufenen Strahlengang.
ToF misst Entfernung statt Anwesenheit
Der eine Lichtlaufzeitsensor, kurz ToF für Time of Flight, sendet moduliertes Licht aus und bestimmt die Laufzeit bis zum Empfang. Rechenbeispiel: Licht legt rund 300.000 Kilometer pro Sekunde zurück, bei 1 Meter Abstand ergeben Hinweg und Rückweg 2 Meter und damit rund 6,7 Nanosekunden Laufzeit. Der Abstandswert entsteht weitgehend unabhängig von Kontrast und Farbe und passt zu Füllstand, Stapelhöhe und wechselnden Objekten. Grenzen setzen sehr dunkle und spiegelnde Oberflächen.
Auflösung vom kleinsten Merkmal zurückrechnen
62 Geräte sind bildgebend und arbeiten mit CMOS-Sensoren. Faustregel: mindestens 3 Pixel je kleinstem sicher zu erkennendem Merkmal. Rechenbeispiel: Sichtfeld 200 Millimeter breit, kleinster Fehler 1 Millimeter, also 3 Pixel je Millimeter und 600 Pixel Bildbreite. Sinkt das Merkmal auf 0,5 Millimeter, verdoppelt sich der Bedarf auf 1.200 Pixel. Ob die Auflösung im Bild ankommt, entscheidet das Objektiv mit.
| Auflösung | Anzahl | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| 0,4 MP | 7 | Anwesenheit, kleines Sichtfeld |
| 1 MP | 12 | Vollständigkeit, einfache Konturen |
| 1,6 MP | 7 | Zwischenstufe, größeres Sichtfeld |
| 3 MP | 12 | feinere Merkmale, Schriftprüfung |
| 5 MP | 18 | großes Sichtfeld, kleines Merkmal |
| 6 MP | 6 | höchste Detailtiefe |
Global Shutter und bewegte Teile
Alle 62 bildgebenden Geräte nutzen Global Shutter, belichten also alle Pixelzeilen gleichzeitig. Ein Rolling Shutter liest die Zeilen nacheinander und verzerrt bewegte Kanten. Gegen Bewegungsunschärfe hilft das nicht, dafür zählt allein die Dauer der Belichtung, über die Verschlusszeit oder einen kurzen Lichtblitz. Rechenbeispiel: bei 0,5 Metern pro Sekunde und 1 Millisekunde Belichtung verschmiert das Bild um 0,5 Millimeter, bei zulässigen 0,1 Millimetern bleiben 0,2 Millisekunden. Kurze Zeiten brauchen mehr Licht, deshalb gehört die Beleuchtung in jede Kalkulation.
Monochrom oder Farbe
36 Geräte arbeiten monochrom, 26 in Farbe. Monochrom ist die Standardwahl, weil jedes Pixel Helligkeit misst. Ein Farbsensor verteilt Farbfilter im Bayer-Muster und interpoliert die fehlenden Farbanteile, das kostet Schärfe und Empfindlichkeit. Farbe wählen Sie, wenn Farbe selbst das Prüfmerkmal ist, etwa bei Kabelbelegungen.
Schnittstelle und Datenrate
62 Geräte nutzen Fast Ethernet mit 100 Mbit pro Sekunde, brutto rund 12,5 Megabyte pro Sekunde. Ein Bild mit 1 MP und 8 Bit je Pixel belegt rund 1 Megabyte, abzüglich Protokolloverhead bleiben grob 10 Bilder pro Sekunde als Livebild. Im Betrieb ist das unkritisch, weil nur das Ergebnis übertragen wird. Brauchen Sie fortlaufend Vollbilder mit hoher Rate, gehört die Anwendung zu Zeilenkameras oder einer Lösung mit Frame Grabber. Für reine Leseaufgaben prüfen Sie die Code-Scanner.
Schutzart IP67 im Nassbereich
19 Geräte tragen IP67. Die erste Kennziffer 6 bedeutet staubdicht, die zweite Kennziffer 7 zeitweiliges Untertauchen bei 1 Meter Wassertiefe und 30 Minuten Dauer. Wichtig: Die 7 schließt Strahlwasser nicht ein, dafür braucht es IP65 oder IP66, für Hochdruck mit heißem Wasser IP69K. Die Schutzart gilt nur bei angezogenem Stecker, passende Leitungen finden Sie unter Zubehör und Kabel.
Einrichtung ohne Programmierkenntnisse
Vision Sensoren werden parametriert, nicht programmiert. Der Ablauf: Sichtfeld und Arbeitsabstand festlegen, Beleuchtung ausrichten, Gutteil einlernen, Toleranz setzen, mit Schlechtteilen gegenprüfen, Ergebnis auf einen Schaltausgang legen. Planen Sie je zehn Gut- und Schlechtteile ein, dazu Randfälle knapp innerhalb und außerhalb der Toleranz.
Häufige Fragen zu Vision Kameras und Sensoren
Worin unterscheidet sich ein Vision Sensor von einer Smart Kamera?
Der Vision Sensor löst eine fest umrissene Prüfaufgabe über eine vorgegebene Oberfläche. Die Smart Kamera ist offener, Werkzeuge lassen sich verketten. Feste Aufgabe und schnelle Inbetriebnahme sprechen für den Vision Sensor, wechselnde Varianten für die Smart Kamera.
Wann reicht eine Lichtschranke und wann brauche ich Bildverarbeitung?
Eine Lichtschranke liefert ein Bit, also Objekt im Strahlengang oder nicht. Das genügt für Zählen, Endlagen und Anwesenheit. Sobald die Anlage wissen muss, welches Teil, in welcher Lage oder ob vollständig, brauchen Sie ein Bild.
Welche Auflösung brauche ich für meine Prüfaufgabe?
Rechnen Sie vom kleinsten Merkmal zurück. Bei 3 Pixeln je Merkmal, 200 Millimetern Sichtfeldbreite und 1 Millimeter Merkmalgröße benötigen Sie 600 Pixel in der Breite. Halbiert sich das Merkmal, verdoppelt sich der Pixelbedarf. Die Kategorie bietet 0,4 MP bis 6 MP, mit 18 Geräten in 5 MP als größter Gruppe.
Reicht IP67 für die Reinigung im Nassbereich?
IP67 steht für staubdicht und zeitweiliges Untertauchen bei 1 Meter Wassertiefe und 30 Minuten Dauer. Für Kondensat, Spritzwasser und feuchtes Abwischen genügt das. Wird mit Strahlwasser oder Hochdruck gereinigt, brauchen Sie eine eigene Angabe IP65, IP66 oder IP69K. 19 Geräte der Kategorie sind in IP67 ausgeführt.
Brauche ich Programmierkenntnisse für die Einrichtung?
Nein. Ein Vision Sensor wird über eine feste Oberfläche parametriert: Gutteil einlernen, Toleranz setzen, Ausgang zuordnen. Nötig ist kein Code, sondern Sorgfalt bei Beleuchtung, Arbeitsabstand und Testreihe. Erst wenn Sie Abläufe frei verketten wollen, wird eine Smart Kamera sinnvoll.
Liefern Sie auch Marken außerhalb dieses Sortiments?
Ja. Im Shop ist unser Standardsortiment gelistet, hier durchgehend HikRobot. Auf Anfrage liefern wir selbstverständlich auch alle anderen bekannten Marken sowie Sonderausführungen. Als unabhängiger Systemintegrator sind wir nicht auf einen Hersteller festgelegt und wählen das Gerät nach der Prüfaufgabe aus.