Eine Publikation der Binkert Medien AG
Optimierte Industriekameras für Roboteranwendungen : Ausgabe 07/08/2016, 23.08.2016

«Sehende» Roboter

Der komplexe Aufbau eines Robotersystems, von der Mechanik bis zu Steuerung, soll mit einfach integrierbaren Komponenten unterstützt werden. Speziell optimierte Industriekameras können dazu als «Augen» des Roboters einen wichtigen Beitrag leisten.

Die Einsatzumgebung industrieller Robotersysteme ist von rauen Bedingungen wie Schmutz sowie Erschütterungen und Vibrationen in der Anlage geprägt. Dies stellt an die eingesetzten Komponenten hohe Anforderungen: Langlebig, robust und wartungsarm sollten sie sein, um Ausfallzeiten zu vermeiden. Für viele ist deshalb die Schutzart IP 65 gefordert. Standardindustriekameras mit IP 20/40-Schutzart müssen deswegen oft in ein separates Schutzgehäuse integriert werden – auch um das Objektiv vor Verschmutzungen oder Verstellungen zu schützen. Solch ein Gehäuse erzeugt als zusätzliche Systemkomponente entsprechende Zusatzkosten für Beschaffung, Umgehäuse, Kabeldurchführungen, Kameramontage im Gehäuse sowie Lagerhaltungen im Servicefall. Nachteilig ist zusätzlich das hohe Gewicht der Kamera im Schutzgehäuse und die für Automatisierungsanwendungen eher ungeeigneten Kabel und Steckverbinder, typischerweise GigE Kabel mit RJ45-Steckverbindern. Diese sind entweder mit Rastnasen für den Bürobedarf oder mit verschraubbaren Steckern als Sonderlösung ausgelegt, die eigens beschafft werden müssen. Als Prozessinterface sowie zur separaten Stromversorgung wird in vielen Fällen ein Hirose-Stecker verwendet, was oft zu einem hohen Konfektionierungsaufwand führt. In der Automatisierungsbranche werden jedoch weltweit vorrangig M12- oder M8-Steckverbinder genutzt. Das M12-Standardsteckverbinderprogramm wurde zusätzlich mit einem 8-poligen X-codierten Steckverbinder erweitert, der für die hohen Anforderungen an die Kommunikation innerhalb einer Anlage spezifiziert ist und eine zukunftssichere Lösung für den steigenden Datentransfer bildverarbeitungsgestützter Automatisierungsaufgaben darstellt. Es ist davon auszugehen, dass sich diese Verbindung zunehmend auch in der gesamten Kommunikation von Robotersystemen und den notwendigen Leitzentralen durchsetzt, um die wachsende Datenkommunikation z. B. über Profinet industrietauglich zu realisieren. Selbst eine 10-GigE-Datenübertragung ist mit diesem Steckverbinder möglich. Separate Schutzgehäuse sind also nicht immer die beste und kostengünstigste Lösung bzw. aus Integrationssicht einfachste Weg, um Industriekameras und Objektive in Robotik-Anwendungen einzubinden. Auch die aktuell häufig verwendeten Kabel und Steckverbinder bieten Potential zur Vereinfachung. Wie eine Alternative ohne Schutzgehäuse aussieht, bei der die Kameras gleichzeitig den hohen Anforderungen genügen, zeigen die speziell für die Robotik ausgelegten VisiLine IP-Kameras von Baumer. Ausgestattet mit einem 8-poligen X-codierten M12-Stecker können Anwender auf das in der Regel bereits vorhandene Kabelsortiment zurückgreifen und reduzieren so ihren Beschaffungsaufwand. Durch die Verschraubung und den IP-Schutz wird zusätzlich eine zuverlässige Verbindung für das Dateninterface sichergestellt. Mögliche Kontaktprobleme durch Feuchtigkeit sind damit nahezu ausgeschlossen. Auch die angelegten I/O-Pegel sind an die Richtlinien für SPS-Steuerungen angepasst damit Aktoren – auch in Umgebungen mit Störspannungen – keine ungewollten Triggersignale verursachen können. Das quadratische, wasser- und staubdichte IP 65/67-Gehäuse schützt alle empfindlichen Kamerabestandteile und das Objektiv und erlaubt gleichzeitig eine einheitliche umlaufende Befestigung in frei bestimmbarer Einbaulage. Dank des 10 g bzw. 100 g vibrations- und schockresistenten, robusten Mechanikdesigns profitieren Anwender von einer hohen Reproduzierbarkeit und Ausfallsicherheit, auch wenn Kameras am Roboterarm mitgeführt werden.


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VisiLine IP-Kameras sind mit dem IP 65/67-Schutzgehäuse konsequent auf den Einsatz in Robotik-Anwendungen ausgelegt. (Bild: Baumer)