Vision-Sensor
# Vision-Sensor

Ein Vision-Sensor ist ein Bildverarbeitungssystem, das auf eine bestimmte Aufgabe optimiert ist. Der Vision-Sensor nimmt Bilder auf, wertet sie mit Bildverarbeitungsalgorithmen aus und löst dann eine entsprechende Reaktion aus.

## Abgrenzung zu Smart-Kamera

Sie unterscheiden sich von einer Smart-Kamera wie folgt:

| Merkmal | Vision-Sensor | Smart-Kamera |
| - | - | - |
| Bildverarbeitungsalgorithmen | Beschränkte, vorgegebene Anzahl | Frei programmierbar |
| Inbetriebnahme | Parametrieren oder Einlernen | Programmieren |
| Bildrate | bis zu 120 frames per second | je nach Typ, bis zu 3000 fps möglich |
| Bildauflösung | QVGA – VGA | je nach Typ, meist mehr als 1024 × 768 Pixel |

## Spezialisierung

Vision-Sensoren sind auf bestimmte Anwendungsfelder (Branchenlösung) spezialisiert und für wenig komplexe Bildverarbeitungsaufgaben geeignet. Sie enthalten Schnittstellen zur Kommunikation, zum Beispiel Ethernet, aber auch industrietaugliche 24-Volt-Schnittstellen zum Anschluss an SPS oder Pneumatikventile.

Aus Gründen einer einfachen Bedienung ist die Anzahl der hard- und softwareseitigen Bedienelemente stark reduziert, so dass meist nur geringe Anpassungen an die Applikation möglich sind.

## Bestandteile

Ein Vision-Sensor besteht typischerweise meist aus folgenden Komponenten:

* Integrierte Beleuchtung meist Leuchtdioden
* Integriertes Objektiv
* ein bildgebender Sensor zum Beispiel CCD- oder CMOS-Sensor und dessen Ansteuerung
* einem Festspeicher für die Firmware und die aktuelle Sensorparametrierung
* einem Bild- und Datenspeicher meist als RAM ausgeführt
* einem Echtzeit Bildverarbeitungsprozessor, realisiert als DSP, CPU, FPGA oder als (Embedded) PC
* Anwendungsspezifische Informationsverarbeitung
* Schnittstelle zum Anschluss an einen externen Rechner meist USB, Ethernet – selten FireWire
* digitale Ein- & Ausgänge in 24 V Technik zum Anschluss z. B. an eine SPS

## Typen

* Einknopf-Sensoren mit Einlern-Knopf als einzigem Bedienelement (i. A. zum Einlernen eines Musters)
* applikationsspezifische Sensoren mit wenigen einzustellenden Parametern (z. B. Sensoren für Druckbilderkennung, DataMatrix-Code-Leser), Einstellung durch eine Handtastatur oder ein abgesetztes Bediengerät
* Universalsensoren (general-purpose sensor) mit Bedienoberflächen zur umfangreicheren Parametrisierung (PC-Bedienoberfläche)

Die zuletzt genannten Universalsensoren besitzen nachstehende für Prüfabläufe typische Funktionen:

| Funktion | Beschreibung | Anwendung |
| - | - | - |
| Grauwertvergleich | prüft die prozentuale Helligkeit | Unterscheidung von hellen und dunklen Teilen |
| Kontrasterkennung | prüft den Kontrast im Bild | Anwesenheitsprüfung z. B. Schriftzug auf Teil |
| Pixelzählung | zählt die Anzahl der Pixel mit einem bestimmten Grauwert | Teileunterscheidung, Formprüfung |
| Konturanalyse | prüft die Form | Teileunterscheidung z. B. Rechteck vs. Dreieck |
| Mustererkennung | sucht ein eingelerntes Muster im Bild | Teile finden, zählen, Unterscheidung von Gut-/Schlecht-Teil |
| Distanzvergleich | ermittelt den Abstand zwischen zwei Grauwertkanten in Pixeln | Sortieren von unterschiedlich breiten / hohen Teilen |
