Das Kommunikationssystem IO-Link hat nicht ohne Grund einen Siegeszug in der Industrie angetreten. Die Technologie verbindet Einfachheit mit Zuverlässigkeit. Auch der Aufbau ist vergleichsweise einfach erklärt. In der Anlage befinden sich verschiedene Sensoren und Aktoren, die als sogenannte IO-Link-Devices über die Technologie an einen Master angeschlossen sind, der wiederum die Schnittstelle zur übergeordneten Steuerung darstellt. Dadurch ist es steuerungs- und feldbusunabhängig. Durch den standardisierten IO-Link werden sowohl die Installation als auch die Instandsetzung erleichtert. Fällt etwa ein Temperatursensor in der Lebensmittelindustrie aus, kann er schnell ersetzt und die Parametrierung auf den neuen Sensor übertragen werden; Plug&Play ist damit keine Zukunftsvision mehr. IO-Link liefert die exakten Messwerte störsicher bei der Steuerung ab und erlaubt den transparenten Fernzugriff auf die Sensorparameter. Außerdem kann neben dem Prozesswert auch sekundäre Information aus dem Sensor abgerufen und verarbeitet werden. Es entsteht ein Y-Weg, der einerseits den Prozesswert zur Steuerung überträgt, parallel aber auch sensorspezifische Diagnosedaten und Speicherwerte an einen IoT-Controller über den Master sendet. Auch Condition Monitoring und Predictive Maintenance werden über das Kommunikationssystem erleichtert. Dennoch hat IO-Link bisher ein Problem, das den Einsatz in einigen Anwendungsfeldern erschwert. Das Protokoll bietet drei verschiedene Geschwindigkeiten: 4,8, 38,4 und 230,4kBaud. Das ist für die Übertragung herkömmlicher Sensordaten völlig ausreichend, allerdings nicht für die Übertragung von Prozessdaten, die durch Bildverarbeitung entstehen können. Dennoch macht der Trend zu IO-Link auch vor Vision-Systemen nicht Halt. So zeigt ifm mit dem Multicode-Reader O2I, wie IO-Link bereits in der Bildverarbeitung eingesetzt werden kann.

Multicode-Reader für Code & Text

Der Multicode-Reader ermöglicht die Auswertung von verschiedenen 1D/2D-Codes und Texten in einem einzigen Bild. Das ist in unterschiedlichen Phasen des Produktionsprozesses relevant, insbesondere die Logistik profitiert von der Technologie. Der O2I überprüft Codes und Textinformationen auf ihre Qualität oder stellt die Produktverfolgung entlang des gesamten Produktionsprozesses sicher. Auch für den Einsatz in den oft dunklen oder verschatteten Produktionsumgebungen ist der Reader gerüstet. Die integrierte RGBW-Beleuchtung ist anpassbar, sodass der Reader selbst schwierige Farbkombinationen zwischen Code, Text und Hintergrund zuverlässig erkennt.

Der O21 profitiert gleich in mehreren Aspekten von IO-Link. Er nutzt zur Datenübertragung den COM3-Standard mit einer Geschwindigkeit von 230,4kBaud. Zur besseren Übertragbarkeit werden Daten mit einer Größe von mehr als 32Bytes automatisch in mehrere Blöcke aufgeteilt und damit schnell an die Steuerung übertragen. Die Trennung der Datenblöcke erfolgt automatisch, die Haltezeit ist individuell einstellbar. Somit ergibt sich der Vorteil, dass in der Steuerung keine speziellen Funktionsbausteine erforderlich sind. Neben der Übertragung macht IO-Link aber auch die Handhabung des Multicode-Reader leichter. Anwender können den Sensor direkt in die bestehende Anlageninfrastruktur einbauen. Der Reader wird über eine Teach-Taste eingestellt und ist innerhalb von wenigen Sekunden betriebsbereit. Dazu wird er auf den Code ausgerichtet und nimmt dann automatisch die Fokussierung, Code-Typ-Erkennung und Belichtungseinstellung vor. Wer dennoch auf die Bearbeitung komplexerer Aufgaben angewiesen ist, kann jederzeit auch die Ethernet-Schnittstelle verwenden. Die grundlegende Konfiguration ist per spezieller Smartphone-App möglich, über die auch Trigger oder die IP-Adresse festgelegt werden können. Das Smartphone generiert dann einen Datamatrix-Code, der in das Sichtfeld des O2I gehalten wird. Der Sensor übernimmt die im Code gespeicherte Konfiguration automatisch.

Konfiguration über Assistenten

Die Konfiguration über die Smartphone-App ist nicht die einzige Möglichkeit, um den Multicode-Reader einzurichten. Das Unternehmen bietet mit der Software ifm Vision Assistant ein Tool für professionelle Anwender in der Industrie, mit der der Sensor noch weitreichender konfiguriert werden kann. Über unterschiedliche Logik-Funktionen programmieren sie die Ablaufsteuerung innerhalb des Sensors, sodass die Notwendigkeit einer externen Auswerteeinheit entfällt. Der O2I erkennt zudem selbstständig mehrere unterschiedliche Codes in einem Bild. Über den Vision Assistant können die Codes einfach zugeordnet werden. Durch ein Livebild und die Visualisierung der Einstellungen behalten Nutzer jederzeit den Überblick.

Fazit

Der Multicode-Reader O2I von ifm ist der Beweis dafür, dass sich Bildverarbeitung und die Vorteile von IO-Link bei der Kommissionierung und Ergebnisübertragung keinesfalls ausschließen. Bei ifm ist man überzeugt: Selbst mit der im Vergleich zu Ethernet und Feldbus limitierten Datenrate können Applikationen einfach, schnell und übertragungssicher realisiert werden – auch bei Anwendungen mit Vision Sensoren.

Die meisten Vision Sensoren, die auf unserer Roadmap stehen, werden mit IO-Link-Schnittstellen ausgestattet.

Frank Neuwirth, IFM

Warum die Zeit für IO-Link in der Bildverarbeitung reif ist

IO-Link auf der Roadmap

Mit dem Multicode-Reader O2I hat ifm gezeigt, dass Bildverarbeitung auch von IO-Link profitiert. Welche weitere Vorteile sich durch IO-Link ergeben, erklärt Frank Neuwirth, Abteilungsleiter Produktmanagement Identifikationssysteme bei ifm.

Wo ist aktuell noch die Grenze von IO-Link für Bildverarbeitungsanwendungen?
Frank Neuwirth: IO-Link hat seine wesentliche Beschränkung in der maximal übertragbaren Datenmenge. Es gibt zwar aktuell Bestrebungen, diese Grenze nach oben zu verschieben, doch für eine Übertragung von kompletten Bildern mit hoher Frequenz ist IO-Link einfach nicht gemacht. Da Vision-Sensoren aber sowieso immer mehr Bildverarbeitung direkt im Sensor vornehmen, ist dies in vielen Anwendungen gar kein Nachteil. Bei unserem Multicode-Reader mit IO-Link-Schnittstelle ist das hochaufgelöste Bild eines QR-Codes nicht entscheidend, sondern die Information, die im Code gespeichert ist. Und diese lässt sich problemlos über IO-Link übertragen.

Dürfen wir weitere Visionprodukte mit IO-Link von ifm erwarten?
Wir haben schon vor einigen Jahren entschieden, dass alle neuen Sensoren von ifm eine IO-Link-Schnittstelle erhalten sollen. Die Technologie hat durch seine Einfachheit und die digitale Datenübertragung enorme Vorteile. Deswegen werden auch die meisten Vision Sensoren, die auf unserer Roadmap stehen, mit IO-Link-Schnittstellen ausgestattet werden.

Bestimmen zukünftig die Sensorik- und Automatisierungshersteller die auf der SPS ausstellen, wie Bildverarbeitung funktioniert und nicht länger die klassischen Bildverarbeitungshersteller einer Vision?
Da ifm sowohl auf der SPS als auch auf der Vision ausstellt, wäre die passende Antwort: Sowohl als auch. Es kommt aber natürlich immer auf die konkrete Aufgabenstellung für die Bildverarbeitung an. Es gibt aber sicher einen Trend, immer mehr Bildverarbeitung direkt in der Kamera vorzunehmen. So gibt es zahlreiche Anwendungen, bei denen ein smarter Vision Sensor aus dem aufgenommenen Bild eine Information erzeugt, die beispielsweise für die Automatisierung einer Maschine oder Anlage benötigt wird. Solche Produkte und Lösungen sind auf jeden Fall auf der SPS zu finden – wir als ifm zeigen diese allerdings auch auf der Vision. Zusätzlich finden Anwender auf der Vision für sehr komplexe Anforderungen die passenden Lösungen. Wie Bildverarbeitung in Zukunft funktioniert, hängt also von den genauen Anforderungen ab.