Kosteneffiziente Bildverarbeitung am intelligenten Netzwerkrand: sensingCam SEC100 von SICK für Industrie 4.0

Die maschinelle Bildverarbeitung ist ein Schlüsselfaktor für die industrielle Automatisierung. Sie ermöglicht Robotersystemen, Prozesse zu überwachen, die Qualität zu prüfen und Ereignisse schnell und genau zu dokumentieren. Die Serie sensingCam SEC100 von SICK bietet eine kostengünstige Lösung für visuelle Inspektions- und Überwachungsaufgaben. Zwei kompakte, IP65-zertifizierte Modelle unterstützen eine Vielzahl von Industrie-4.0-Anwendungen. Das Basismodell (1143217) bietet hochauflösendes Streaming und Schnappschusserfassung. Die SEC110-Variante (1144993) ermöglicht zusätzlich die Aufzeichnung von Ereignissen vor und nach einem Auslöser und erleichtert so die Fehleranalyse und Diagnose bei ungeplanten Stopps in Echtzeit.

Dieser Artikel zeigt, wie die SEC100-Serie die Einführung der industriellen Bildverarbeitung am intelligenten Netzwerkrand (Edge) durch ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung, Flexibilität und Erschwinglichkeit vereinfacht und beschleunigt. Er vergleicht die beiden Kameramodelle, geht auf die Integrations- und Einrichtungsfunktionen ein, hebt praktische Anwendungsfälle in der industriellen Automatisierung hervor und erläutert, wie Fabriken und Lagerhäuser Bildverarbeitungssysteme effizient und kostengünstig integrieren können.

Die Rolle der maschinellen Bildverarbeitung in der Edge-Datenverarbeitung für Industrie 4.0

Die Integration digitaler Systeme wie Sensoren und Kameras mit der physischen Infrastruktur ist ein wesentlicher Bestandteil von Industrie 4.0. Die maschinelle Bildverarbeitung, die visuelle Daten in Echtzeit erfasst und interpretiert, spielt in vielen intelligenten Einrichtungen wie Fabriken und Lagern eine Schlüsselrolle. Sie unterstützt automatische Leitsysteme, Qualitätskontrolle, Fehlererkennung und Prozessüberwachung.

Die Verlagerung hin zu verteilten Edge-Systemen bringt Bildgebung, Analyse und Schlussfolgerungen (Inferenz) näher an den automatisierten Betrieb. Die Verarbeitung von Daten an oder in der Nähe der Quelle minimiert die Datenbewegungen, verringert die Latenzzeit und reduziert die Abhängigkeit von zentralen oder Cloud-Computing-Ressourcen. Wie in Abbildung 1 dargestellt, betten kompakte Geräte wie die sensingCam SEC100 von SICK visuelle Intelligenz direkt in Maschinen, Produktionslinien und mobile Plattformen am Netzwerkrand ein. Sie können auch als eigenständige Überwachungslösungen eingesetzt werden.

Abbildung 1: Die Industriekamera sensingCam SEC100 von SICK verfügt über ein kompaktes, IP65-konformes Gehäuse mit einem 5-MP-CMOS-Sensor für hochauflösende visuelle Überwachung. (Bildquelle: SICK)

Dieser effiziente, kostengünstige Ansatz ermöglicht schnellere Reaktionszeiten, eine robustere Automatisierung und einen breiteren Einsatz der industriellen Bildverarbeitung in Industrie-4.0-Anwendungen.

Streaming vs. Ereignisaufzeichnung

Die sensingCam SEC100 von SICK ist in zwei Ausführungen erhältlich. Jedes dieser Systeme bietet Automatisierungsteams die Flexibilität, spezifische Inspektions- und Überwachungsanforderungen zu erfüllen. Beide Kameras verfügen über einen hochauflösenden 5-MP-CMOS-Sensor, der detaillierte und zuverlässige Bilder in Industrieanlagen liefert.

Die sensingCam SEC100 1143217 von SICK unterstützt die Erfassung von Standbildern und das Streaming in Echtzeit über RTSP oder MJPEG. Zur Optimierung der Bandbreiten- und Speichereffizienz stehen Optionen zur Videokomprimierung wie H.264, H.265 und Motion JPEG zur Verfügung. Sie bietet eine effektive visuelle Abdeckung für die Live-Überwachung, Prozessdokumentation und die Beobachtung toter Winkel in automatisierten Produktionssystemen. Nutzer können JPEG-Snapshots lokal speichern oder per FTP in das Internet hochladen, um eine zuverlässige Dokumentation ohne die Komplexität einer umfassenden Bildanalyse zu gewährleisten.

Die SEC110 (1144993) erweitert diese Funktionalität durch die Möglichkeit der Ereignisaufzeichnung. Sie speichert automatisch Videoclips 40 Sekunden vor oder nach einem Auslöseereignis und speichert das Material im MP4-Format, um eine mit einem Zeitstempel versehene Aufzeichnung zu erstellen, die für die Analyse nach dem Ereignis leicht weitergegeben werden kann. Diese Funktion erfasst wichtige betriebliche Zusammenhänge im Zusammenhang mit Fehlern, Staus oder Prozessabweichungen und hilft den Bedienern, intermittierende Fehler oder ungeplante Produktionsstopps zu erkennen und zu beheben. Ereignisauslöser, die über eine REST-API oder einen digitalen Eingang aktiviert werden, erleichtern die flexible Integration mit SPS, Sensoren und anderer Automatisierungsinfrastruktur.

Beide Modelle der sensingCam SEC100 von SICK unterstützen mehrere Auflösungen und Bildraten, um eine breite Palette von Industrie-4.0-Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Sie nehmen Videos in voller Auflösung mit 2880 × 1616 Pixeln bei 25 fps, Full HD (1920 × 1080) bei 30 fps und 720p (1280 × 720) bei 30 fps auf. Der Benutzer kann die Bildrate zwischen 5 und 30 fps einstellen, um die Bandbreite, den Speicherplatz oder die Bildqualität je nach Bedarf zu optimieren. Ein breites Sichtfeld von 82° × 52° und ein Arbeitsabstand von 300 mm bis 10.000 mm ermöglichen eine flexible Überwachung sowohl im Nah- als auch im Fernbereich.

Die SEC100-Serie unterstützt Live-Streaming (beide Modelle) und ereignisbasierte Erfassung (nur SEC110) und passt die Kamerafunktionalität an die spezifischen Anforderungen von Industrie 4.0 an. Beispiele hierfür sind die Aufrechterhaltung der visuellen Rückverfolgbarkeit, die Möglichkeit der Echtzeitbeobachtung oder die Durchführung von Ursachendiagnosen mit Hilfe von zwischengespeicherten Aufzeichnungen.

Nahtlose Integration und schnelle Bereitstellung

Beide sensingCam-Modelle von SICK fügen sich nahtlos in Industrie-4.0-Anlagen ein und verfügen über kompakte, IP65-konforme Gehäuse (57,5 mm × 49 mm × 33,6 mm, 120 g), die keine externen Gehäuse oder zusätzliche Schutzhüllen benötigen. Ihre kleiner Footprint passt problemlos in enge Gehäuse, Roboterarme und Produktionslinien. Wie in Abbildung 2 dargestellt, gewährleisten M12-Rundsteckverbinder für Stromversorgung und Ethernet eine robuste, vibrationsbeständige Vernetzung, während standardmäßige Montagehalterungen mehrere Installationsoptionen unterstützen.

Abbildung 2: Die Industriekamera SICK sensingCam SEC100 verfügt über M12-Rundsteckverbinder für Stromversorgung und Ethernet. (Bildquelle: SICK)

Die Konfiguration der SEC100-Serie erfolgt über einen integrierten Webserver und eine Standard-Browserschnittstelle, die eine direkte Kontrolle über Streaming-Protokolle, Snapshot-Modi und Speichereinstellungen ermöglicht. Die SEC110 bietet zusätzlich eine Triggerlogik für die Ereignisaufzeichnung. Die Kameras unterstützen sowohl DHCP als auch statische IP-Adressierung - mit einer statischen Standard-IP von 192.168.136.100 - und ermöglichen nahtlose Integration in flache oder segmentierte industrielle Netzwerke. Jede Einheit überträgt Daten mit 100 Mbit/s über 100Base-TX-Ethernet. Eine REST-API erleichtert die Interoperabilität mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen), Manufacturing Execution Systems (MES) und anderen anpassbaren Steuerungsarchitekturen.

Die SEC100-Serie arbeitet mit 12 V_DC bis 24 V_DC bei einer typischen Leistungsaufnahme von nur 2 W, wobei die Effizienz über den gesamten Eingangsbereich erhalten bleibt. Eine Spannungstoleranz von ±10% und eine empfohlene 1A-Sicherung sorgen für Zuverlässigkeit bei industriellen Stromschwankungen. Jede Kamera bietet 6 GB Onboard-Speicher für die lokale Bild- und Videospeicherung, während ein Weitwinkelobjektiv und anpassbare Belichtungseinstellungen für Klarheit bei unterschiedlichen Licht- und Umgebungsbedingungen sorgen.

Anwendungsfälle aus der Praxis: Von der Robotik bis zur Fehleranalyse

Die maschinelle Bildverarbeitung ist nicht mehr auf High-End-Industrie-4.0-Prüfsysteme beschränkt. In vielen Fabriken und Lagern ergänzen kompakte Kantenkameras wie die SEC100-Serie die visuelle Intelligenz von Robotern, Förderanlagen und Verpackungslinien. Diese Systeme unterstützen Prozessdokumentation, Fehlererkennung und Rückverfolgbarkeit mit minimalem Hardware- und Konfigurationsaufwand.

In robotergestützten Bestückungssystemen überwacht die SEC100, ob die Teile falsch ausgerichtet sind oder heruntergefallen sind. Sie liefert eine visuelle Bestätigung, dass das System wie vorgesehen funktioniert, oder warnt die Teams vor mechanischen Fehlern. An Fließbändern werden Schnappschüsse der durchlaufenden Artikel zur Chargenprüfung oder Barcodeerfassung aufgenommen. An automatisierten Montagestationen zeichnet die Kamera visuelle Daten zur Unterstützung der Rückverfolgbarkeit und Qualitätskontrolle auf. Diese Fähigkeiten sind vor allem in der Elektronikfertigung sowie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie von entscheidender Bedeutung, wo Bildprotokolle zur Einhaltung von Vorschriften erforderlich sein können.

Die Ereignisaufzeichnung des SEC110 hilft bei der Diagnose von unvorhersehbaren Fehlern. Wenn ein Stau eine Notbremsung auslöst, zeichnet die Kamera auf, was 40 Sekunden vor oder nach dem Ereignis passiert ist. Dieses Aufzeichnungsfenster liefert den entscheidenden Kontext für die Identifizierung der Abfolge von Ereignissen, die zu Ausfällen führen und ihnen folgen. Damit können Teams Ursachenanalysen durchführen, ohne auf Sensorprotokolle oder die Erinnerung des Bedieners angewiesen zu sein - ein entscheidendes Merkmal für Anwendungen mit hohem Durchsatz wie Verpackung, Etikettierung und Sortierung.

Wie in Abbildung 3 dargestellt, verfügt die SEC100-Serie über ein robustes Gehäuse und arbeitet zuverlässig in staubigen oder spritzwassergefährdeten Umgebungen, wie z. B. in Lagerautomatisierungszonen, Logistikzentren und Fabriken.

Abbildung 3: Die Industriekamera sensingCam SEC100 von SICK ist für anspruchsvolle industrielle Umgebungen konzipiert. (Bildquelle: SICK)

Der Betriebstemperaturbereich reicht von 0°C bis +50°C, mit optimaler Bildqualität zwischen +10°C und +40°C. Luftfeuchtigkeitstoleranz bis zu 90% unterstützt gleichbleibende Leistung in rauen Industrieumgebungen. Diese Kombination aus Wärme- und Feuchtigkeitsresistenz ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb in Fertigungsbereichen mit hoher Hitzeentwicklung, an Laderampen im Freien und in Einrichtungen mit starken Temperaturschwankungen während der Produktion.

Effiziente und kosteneffiziente intelligente Automatisierung

Viele Bildverarbeitungssysteme erfordern spezielle Software, kundenspezifische Integration und erhebliche Investitionen. Diese Faktoren machen sie für kleinere oder ressourcenbeschränkte Automatisierungsteams oft unerreichbar. Die Serie sensingCam SEC100 von SICK trägt zur Demokratisierung der Industrie-4.0-Bildverarbeitung bei. Sie bietet Echtzeit-Streaming (beide Modelle), ereignisbasierte Aufzeichnung (SEC110) und Onboard-Speicher in einem kompakten, vorkonfigurierten Formfaktor, der die Bereitstellung vereinfacht und effizient skalierbar ist.

Wie in Abbildung 4 dargestellt, können Fabrik- und Lagerteams problemlos Bildverarbeitungsfunktionen hinzufügen, ohne die Systemarchitektur zu überarbeiten oder lange Beschaffungsvorlaufzeiten in Kauf nehmen zu müssen.

Abbildung 4. Die Industriekamera sensingCam SEC100 von SICK lässt sich mit Standardhalterungen und -steckern schnell installieren, was die Integration in bestehende Automatisierungssysteme vereinfacht. (Bildquelle: SICK)

Die Kameras sind bereits mit allem ausgestattet, was für die visuelle Inspektion und Überwachung benötigt wird, einschließlich integrierter Konfigurationstools und Streaming-Protokolle. Diese Plug&Play-Fähigkeit reduziert die Systemkomplexität und verkürzt die Lernkurve. Die meisten Anwender können Streaming-Aufgaben (beide Modelle) oder Aufgaben zur Ereignisaufzeichnung (nur SEC110) ohne umfassende Kenntnisse der industriellen Bildverarbeitung konfigurieren und validieren, was ein schnelleres Prototyping, Testen und Bereitstellen ermöglicht.

Bei Nachrüstungen oder schrittweisen Upgrades bietet die Serie SEC100 eine praktische Möglichkeit, ältere Geräte mit minimaler Verdrahtung oder Ausfallzeit intelligenter zu machen. Dieser Ansatz verlängert die Lebensdauer bestehender Systeme und reduziert gleichzeitig die Investitionskosten und den technischen Aufwand.

Unterstützung von skalierbaren, Edge-basierten Bildverarbeitungsarchitekturen

Die Serie SEC100 unterstützt den allgemeinen Trend zur intelligenten Automatisierung in der Industrie 4.0, bei der dezentrale, leichtgewichtige Bildverarbeitungswerkzeuge näher an Maschinen und Prozessen eingesetzt werden. Mit Standard-Kommunikationsprotokollen, REST-API-Steuerung und industrieller Ethernet-Integration können die Kameras in bestehende Systeme eingebettet oder als eigenständige Überwachungs- und Diagnosetools verwendet werden.

Durch die Minimierung der Kosten und des Integrationsaufwands erweitert SICK den Zugang zur industriellen Bildverarbeitung für kleine und mittelständische Hersteller und margensensible Branchen wie die Verpackungs-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie kostenbewusste Logistikbetriebe. Die Serie SEC100 bietet ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Sie bietet eine kurze Amortisationszeit, reduzierten Schulungsaufwand und eine vielseitige Plattform, die eine intelligentere Edge-Automatisierung ermöglicht – sei es für gezielte, schrittweise Upgrades oder eine umfassendere digitale Transformation.

Fazit

Die kompakte, robuste und einfach einzusetzende Serie sensingCam SEC100 von SICK bringt kostengünstige Bildverarbeitung in automatisierte Anlagen. Mit Echtzeit-Streaming, optionaler ereignisbasierter Aufzeichnung (SEC110) und nahtloser Integration in die Edge-Infrastruktur beschleunigt die Serie SEC100 die Diagnose, optimiert die Rückverfolgbarkeit und unterstützt eine skalierbare Automatisierung in einer Vielzahl von Industrie-4.0-Anwendungen.