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Antriebssteuerung und Remote Control mittels intelligenter WEB
Antriebssteuerung und Remote Control mittels intelligenter WEB-Cameras 1. Fachwissenschaftliches Kolloquium für „Angewandte Automatisierungstechnik in Lehre und Entwicklung“ Fachhochschule Pforzheim – 11. und 12.03.2004 Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Zielstellung Objekterfassung mittels Kamera remote control B&B • • • • • • • Anforderungen Möglichkeiten und technische Ressourcen Kommunikationsmöglichkeiten Aufbau des Automatisierungssystems Robotersteuerung Vernetztes Antriebssystem Vorführung Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Anforderungen 1 STEUERN UND REGELN VON ANTRIEBEN Anforderungen 2 Hardware Controller, Hardund Soft-SPS zentral entfernt von beliebigem Punkt Echtzeitanforderungen Software Kommunikation BEDIENEN UND BEOBACHTEN Ethernet, Feldbusse, ISDN, DSL, USB2, RS 232 Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Internetbrowser Firmware Anforderungen 3 Ereignisse erfordern schnelle und vom Anwender konfigurierbare Aktionen Time Ereignisse Aktionen Bewegungsänderungen Akustische Signale Farbumschläge Audiosignale, Videosequenzen Stellsignale, FTP, Busprotokolle Öffnen Webbrowser Distanzüberschreitungen Positionsbestimmung Steuern von elektrischen Antrieben Bedienen und Beobachten Workplace-Sharing Übertragungsrate Internet, Intranet Protokolle: TCP/IP Forderung: Übertragung vom Sensor zum Aktuator abtastend - deterministisch, Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Abtastzeiten Anwendung Kommunikation Zeitanforderungen Office, Standard stochastisch asynchron Positionsantriebe deterministisch < (5-10) ms Interpolierende Antriebe deterministisch < (0,2 - 5) ms Mehrachsantriebe deterministisch < (0.1 - 0.2) ms Die geforderten Abtastzeiten werden durch das Ethernet-Zugriffsverfahren nicht garantiert. Die Einschränkung der Teilnehmeranzahl, Beschränkung auf Intranet und Einsatz kleinerer Netze mit Switchingtechnologie bieten bereits jetzt Lösungsansätze und -möglichkeiten. Die gleichzeitige Nutzung von Office-Anwendungen sowie azyklische Anwendungen bei der Parametrierung stellen z.B. potentielle Störquellen dar. Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Wahl des Kameratyps Auflösung (Pixel) von 160x12 0 bis 1280 x960 Frame-Rate (Fps),max. von Schnittstellen bis COM, USB, ISDN DSL ETHERNET 30 Anwendersoftware Anschaffungskosten (€) von bis 20 1000 Motion Detection, Pick& Place, Objekterkennung Farbumschläge 60 Die einzusetzenden Web-Kameras müssen Minimalanforderungen genügen. Frequenzwahl von 50 oder 60 Hz, Auflösung 360 x 240, Farbtiefe 8 Bit. und 15 bis 30 Fps. Die Ergebnisse sind dabei nicht überzeugend. Bereits Verbesserungen durch eine Kamera mit der Auflösung von 640x480 Pixel bei 24 Bit Farbtiefe und 30 Fps würden jedoch einen Datenstrom von über 200 Mbit/s fordern. Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Realisierung • • • • Bewegungserkennung und Auswertung auf der Kamera… mit direkter Prozessanbindung mit SPS Einbindung mit B&B System I. II. als Sicherheitsbereichüberwachung mit B&B-Systems als Wegpunkterkennung Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Lösungsansätze 1 WEB-CAMERAS im Low – Cost-Bereich Beispiele: Camera Logitech QuickCAM MiniPenCam Creative WEB CAM Philips ToUCam Informationsverarbeitung mittels: SOFTWARE Free- und Shareware Mega Camera Manager LiveCam2.0Pro Logitech ImageStudio Creative WEB CAM Monitor ! Maskierung Eigenschaften: max. 640x480, 30 Bilder/Sekunde Schnittstellen, Flexibilität, hoher Aufwand zur Integration Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Software LiveCam2.0/Pro Kamera Logitech QuickCam 320x240 Mini PenCam AipTek Maga Cam 640x480 Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Lösungsansätze 2 Automatisierungstechnische Lösung Z.B. WIN CC mit SPS, Messenger und Guardian, ProTool/Pro Vorteil: einfache Einbindung in die Automatisierungswelt, Schnittstellenvielfalt Nachteil: höhere Kosten Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Lösungsansätze 3 Einsatz von WEB-Cameras Vorteile: Dezentrale Strukturen Betrieb ohne PC möglich Vielzahl von Schnittstellen Parametrierung, Betrieb und Steuerung übers Internet. Nachteile: Kosten der Kommunikation Der Kamerabetrieb ist grundsätzlich auch ohne Internet möglich. Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar WEBCam-Auswahl Bezeichnung AXIS 2120 eyetelligent flexWATCH cam50 Seyeon Tech Co. , Ltd. MOBOTIXKamera Mobotix AG Produzent Axis Communication Compu Shack Kompression hard JPEG hard JPEG hard JPEG soft JPEG Bewegungskennung RAM [MB] ja ja ja ja 16 4 16 32 FLASH [MB] 4 4 2 8 Extra FLASH nein Compact Flash nein optional 8 1,3 ja 12 Digital Ein- und Ausgang 1/1 1/1 2/1 1/1 Analog Ein- und Ausgang nein 1 nein nein Video Ein- und Ausgang Video Ausgang nein nein ja nein nein nein ja nein 10/100 10 10/100 10 Frei [MB] LAN [Mbit/s] Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar WEBCAM eyetelligent Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Parametrierung und Betrieb – wo und womit? Software Software ZurInbetriebnahme. Inbetriebnahme. Zur Aufdem demPC PCund undininder derKamera Kamera Auf RS232 232 RS Ethernet Ethernet ISDN ISDN ZurMaskierung Maskierungauf aufdem demPC PC Zur Synchronisationmit mitKamera Kamera Synchronisation Motiondetection Motiondetection Internet Internet Inder derKamera Kamera In Visualisierungusw. usw. Visualisierung aufdem demPC PC auf Grundsätzlichist istdie dieausschließliche ausschließlicheNutzung Nutzungdes desInternet Internetmöglich möglich Grundsätzlich Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Beispiel 1 2 Bin I/O 2 Ana I/O Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Maskierung – WIN CC - Einbindung b a Abb.6.2: Maskierung a) Definierte Maske b) Maskenmanager Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Beispiel 2 2 Bin I/O 2 Ana I/O Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Beispiel 3 WLAN WIN CC WAN CPU CP ET200M WorkplaceSharing SafetySystems Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Maske erstellen Probleme: • durch Rechteckmaskierung ist Genauigkeit beschränkt • billiges Objektiv (verzerrte Darstellung) • Softwareprobleme Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar mit Eyecon Maske erstellen Eigenschaften festlegen auf Kamera übertragen Maskenaktivierung – in der Kamera Problem: • nur eine aktive Maske Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Regeln erstellen Ereignis erstellen und mit Aktion verknüpfen Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Prozesserkennung 1 Maske für Positionserkennung nur eine Maske wird ausgewertet Bewegungsablauf muss bekannt sein Maske zwischen den Wegpunkten Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Prozesserkennung 2 mehreren Masken entweder zwischen Wegpunkten (vorgegebener Ablauf) oder auf (ist exakter) Position Reaktion erfolgt auf Änderung wenn auf Position, keine bewegende Teile Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Antriebssteuerung und Remote Control mittels intelligenter WEB-Cameras Vorführung: Fachhochschule Pforzheim – 11. und 12.03.2004 Prof. Dr.-Ing. habil. Winfried Schauer Hochschule Wismar Versuch Robotersteuerung CPU PC /WINCC Office Home S7 MPI DRIVEUNIT 1. Video beobachten Roboter 2. Video Motiondetection live 3. Beobachten Roboter mit WEB Browser 4. Beobachte Roboter mit eycon 5.Steuermöglichkeiten mit eycon DEMO 1 Versuch vernetztes System CPU CP Office Home PC (WIN CC) 315 2DP 343 IT ET200M SIMOCODE DP 1. WEB Browser Prüfen CPU CPIT L1 L2 L3 2. Bedienen u. Beobachten WINCC 3.Überprüfen SPS Anwenderprogramm 4. Zu- und Abschalten SPS 5. Überlast DEMO 2 Überlastauslösung – mit thermischem Gedächtniss 1,15 t 120 100 50 CLASS 30 CLASS 25 CLASS 20 CLASS 15 CLASS 10 CLASS 5 Minuten 20 10 5 Abschaltzeitpunkt 2 1 50 Sekunden 20 10 5 2 1 0,7 x Ie 5 3-polige symmetrische Belastung 1 2 8 Vielen Dank für Ihr Interesse
