Bildverarbeitung - Kabel für spezielle Anwendungen

Machine-Vision Non-Standard Kamera-Kabel
Für nicht standardmäßige Anwendungen gibt es viele verschiedene Kabel- und Steckverbinderlösungen (PresseBox) (Olching, ) Für die meisten Anwendungen in der Bildverarbeitung reicht ein Kabel in der Standardausführung aus, aber für anspruchsvollere Anwendungen wird dieser Beitrag hoffentlich etwas Licht auf mögliche Lösungen werfen.

Vakuum- oder Kältekammern
Machine Vision findet sich an den interessantesten Orten, von Lebensmittelsortieranlagen bis tief im Weltraum. Temperatur, Feuchtigkeit, Über- oder Unterdruck können einige Schwierigkeiten bereiten, wenn die Kamera vom Computer isoliert werden muss. Beim Sortieren oder Prüfen von Nahrungsmitteln, die gekühlt oder tiefgekühlt bleiben müssen, kann Feuchtigkeit aufgrund der Temperatur- und Feuchtigkeitsdifferenz von einem Ende des Kabels in der Isolationskammer zum anderen Ende außerhalb der Kammer durchdringen. Diese Feuchtigkeit kann für die Langlebigkeit der Vision-Ausrüstung und die Aufrechterhaltung einer isolierten Umgebung problematisch sein. Feuchtigkeit oder Differenzdruck kann durch die winzigste Öffnung im Steckverbinder und durch das Kabel wandern. Doch kann dies verhindert werden.

Zwar können die Steckverbinder an der Kamera oder am Computer nicht leicht in einen umgebungsfest abgedichteten Steckverbinder umgewandelt werden, doch kann eine Zwischenverbindung als umgebungsfeste Barriere eingesetzt werden. Durch den Einsatz eines abgedichteten Steckverbinders, wie zum Beispiel eines Steckers der Serie 38999, endet jeder Draht an einem Stift und einer Buchse in einer luft-/flüssigkeitsdichten Durchführung, wodurch eine unerwünschte Verschmutzung zwischen der Kamera- und der Computerumgebung verhindert wird. Diese Steckverbindung kann auch als eine ideale Schottschraubverbindung dienen, die ein schnelles Trennen der Kamera vom Computer ermöglicht. Diese Art der Steckverbinder wird üblicherweise bei militärischen Anwendungen eingesetzt.

Rauch und Gas - LSZH-, LSFH-, LS0H-, OHLS- und HFFR
Bei Bränden in relativ abgeschlossenen Bereichen werden die meisten Todesfälle durch Einatmen von Rauch und Gas und nicht durch das Feuer selbst verursacht. Diese Tatsache führte zu umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Senkung von Rauch- und Gas-Emissionen bei Bränden. Herkömmliche Kabel setzen Rauch und giftige Gase frei, wenn sie mit Feuer in Berührung kommen; das kann in kleinen Bereichen wie Isolationskammern, einem Flugzeug und Tunneln äußerst gefährlich sein. Dieses Risiko kann durch den Einsatz von Materialverbindungen, die wenig Rauch entwickeln und keine Halogene (Low Smoke/Zero Halogen) enthalten - anstelle der typischen, in den meisten Kabeln verwendeten Materialien PVC oder Polyurethan -, massiv gesenkt werden. Diese Kabel können auch als LSHF (Low Smoke Halogen Free), LS0H (Low Smoke Zero Halogen), 0HLS (Zero Halogen Low Smoke) und HFFR (Halogen Free Flame Retardant) bezeichnet werden.

Geringe Partikelbildung
Bei Reinraumanwendungen wird sehr darauf geachtet, dass keine Verschmutzung aus einer externen Quelle in die Umgebung eingeschleppt wird. Dies wird oft durch die Isolierung des Arbeitsbereichs und leistungsfähige Luftfiltersysteme erreicht, die feinste Partikel aus der Luft filtern können. Partikel können jedoch auch innerhalb des isolierten Arbeitsbereichs erzeugt werden. Bei Anwendungen mit ständiger Bewegung besteht das Risiko der Verschmutzung aufgrund des Abriebs, der durch die Reibung zweier verschieden schnell bewegter Kabel aneinander entstehen kann, wobei kleine Partikel von den Kabeln abgerieben werden und das Produkt verschmutzen. Kabel werden aus vielen verschiedenen Materialien wie PVC, Polyurethan und Silikon hergestellt, die mehr oder weniger stark abgerieben werden. Der Einsatz von Materialien mit geringer Partikelbildung wie PTFE in Kabeln senkt das Risiko der Produktverschmutzung durch diese Partikel beträchtlich.

Anwendungen mit ständigen Biegewechseln
Etwa 90% der Machine-Vision-Anwendungen arbeiten statisch oder Kamera und Kabel werden nicht bewegt. Bei den verbleibenden 10% der Anwendungen, die dynamisch sind und bei denen sich ständig wiederholende Bewegungen ausgeführt werden, kann die gewünschte Anzahl an Biegewechseln, die das Kabel überstehen soll, mit einem Standardkabel nicht gewährleistet werden. Hauptursachen für das Versagen eines Kabels in einer Anwendung mit vielen Biegewechseln sind die Größe des Biegeradius (ein größerer Biegeradius bedeutet längere Haltbarkeit des Kabels) und der Abrieb der Komponenten im Kabel. Es gibt verschiedene Kabel für hoch-/dauerflexible Verwendung, die Millionen wiederholter Biegewechsel bei ausgezeichneter Signalintegrität ermöglichen. Die Mehrzahl dieser Kabel ist rund, es gibt jedoch auch einzelne Kabel mit planarer oder flacher Form.
Siehe Bild-2 Bei Anwendungen, bei denen sich ständig wiederholende Bewegungen ausgeführt werden, kann die gewünschte Anzahl an Biegewechseln, die das Kabel überstehen soll, mit einem Standardkabel nicht gewährleistet werden.

Die Mehrzahl dieser Kabel ist rund, es gibt jedoch auch einzelne Kabel mit planarer oder flacher Form. Diese planaren Kabel ermöglichen einen viel kleineren Biegeradius und können deshalb in Bereichen eingesetzt werden, in denen größere runde Kabel bei dieser Anwendung keine sehr lange Nutzungsdauer haben. Ein Beispiel für diese planaren Kabel ist ein Kabel, das anstelle von 11 einzeln abgeschirmten verdrillten Doppeladern und vier Einzeladern in zylindrischer Anordnung sechs flächig angeordnete einzeln abgeschirmte Hülsen mit jeweils zwei verdrillten Doppeladern besitzt. Diese planare Anordnung und die Verwendung von PTFE-Isolierung und -Mantel ergibt ein Kabel, das auch den anspruchsvollsten hochflexiblen Anwendungen gewachsen ist. Siehe Bild-4 Planare Kabel

Da unterschiedliche Kabel angeboten werden, ist es wichtig, den Kabelhersteller nach Testdaten zu fragen, die die Eignung des Kabels für eine bestimmte Anwendung belegen. Möglicherweise bieten einige Kabelhersteller auch Biegetests mit Testgeräten an, die eine spezielle Anwendung ziemlich genau nachstellen.

Ständige Rotation von Kamera und Kabel
Der Einsatz einer Kamera und eines Kabels in einer ständig rotierenden Anwendung wäre normalerweise nicht möglich, da sich das Kabel bis zum Versagen in sich selbst verdrillen würde. Die meisten Vision-Systeme verwenden ein Kabel, das aus mehreren Leitern oder Leiterpaaren besteht. Wenn ein Kabel auf nur einen Leiter reduziert werden kann und Vorkehrungen für die Rotation dieses einzelnen Leiters getroffen werden können, ist eine ständige Rotation von Kamera und Kabel möglich.
Siehe Bild-3 Bei dieser Anwendung verfügt ein CoaXPress Kamerakabel über einen Schleifring in der Mitte des Koaxialkabels und ermöglicht so eine ständige Rotation der Kamera.

Steckverbinder - Breakoutkabel/Schottverschraubungen

Bei Anwendungen, die mehrere Kameras und Kabel einsetzen, kann die Verlegung von Kabeln von der Kamera zum Computer schwierig werden. Durch die Verwendung eines Mehrfach-Steckverbinders können mehrere Kameras und Kabel über einen einzelnen Steckverbinder und ein Kabel angesteuert werden; dadurch wird eine viel kompaktere und besser organisierte Verkabelung im Vergleich zu mehreren im selben Bereich verlegten Kabeln erreicht. Wie bereits erwähnt, kann eine Schottverschraubung eingesetzt werden, wenn sich die Kamera in einem vom Computer isolierten Bereich befindet. Ein Punkt, der bei Anwendungen berücksichtigt werden muss, die mit größeren Kabellängen einhergehen: Ein geringer Teil effektiver Kabellänge wird durch den Einsatz einer zusätzlichen Steckverbindung geopfert. © Intercon-1.

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