Fokus auf Technik

Unsere Projekte umfassen einen breiten Bereich. Von der Signalverarbeitung, Regelungstechnik, über Algorithmenentwicklung, Hard- und Softwaredesign, Antriebstechnik bis zur Systemintegration, Embedded Systemen und industriellen Applikationen. Nachfolgend präsentieren wir Ihnen einige Beispiele aus unserer Praxis.

ILC - Regelung  

Periodische Signale und Nichtlinearitäten im Griff

20180212/ Seit einiger Zeit sind ILC-Regler in Gebrauch. Zwar sind sie nur für periodische Sollwert-Verläufe einsetzbar, erzielen aber oft deutlich bessere Resultate als die klassischen PID-Regler. Was steckt dahinter? Wo liegen die Schwierigkeiten? Der folgende Text gibt Antworten.

Die Abkürzung ILC steht für Iterative Learning Controller. Es geht also um ein selbstlernendes Regelsystem. Dass das Lernen iterativ genannt wird, hängt damit zusammen, dass in jeder Periode des Sollsignals stets Bilanz über den Regelerfolg gezogen wird und basierend darauf der Regler sich adaptiert.

ILC-Regelung

Autonome Systeme  

Wie finden die eigenlich den Weg?

20180508/ In Zeitschriften und Tageszeitungen überschlagen sich derzeit Meldungen über Erfolge und Rückschläge im Zusammenhang mit selbstfahrenden Personenwagen, Bussen, Bahnen und anderen autonomen Systemen. Im Schatten dieser viel gewürdigten Ingenieursleistungen ist aber längst eine Fülle von weniger spektakulären Systemen entstanden, die sich autonom bewegen und selbständig den richtigen Weg suchen, Hindernissen ausweichen, usw. Die wichtigsten Aspekt des autonomen Fahrens werden hier aus technischer Sicht beleuchtet, insbesonder das Finden des Weges.

Path Planning ist bei autonomen Systemen nicht wegzudenken und bildet einen essentiellen Bestandteil intelligenter Fahrzeuge. Gerade im Vergleich zu Systemen ohne diese Fähigkeit, welche oft den Anschein erwecken, als irren sie ziellos umher, wird schnell klar, wie wichtig ein solches Verfahren in der Praxis ist. Der Rechenaufwand ist indessen nicht zu vernachlässigen. Ausserdem muss der Path Planner mit unerwarteten Hindernissen oder Änderungen der Karte zurecht kommen. Verschiedene Varianten des klassichen Dijkstra-Algorithmus tragen diesen Bedürfnissen Rechnung

Autonome Systeme

Servoantriebe mit PFC für drei Phasen  

Netzrückwirkungen im grünen Bereich

Die europäische EMV-Richtlinie (2014/30/EU) schreibt vor, dass technische Geräte erstens auf elektromagnetischem Weg die Funktion anderer Geräte nicht stören dürfen und zweitens selbst gegen entsprechende Störungen geschützt sein müssen. Auf nationaler Ebene wird die Richtlinie durch Gesetze oder Verordnungen umgesetzt, die typischerweise auf die „anerkannten Regeln der Technik“ verweisen, was üblicherweise heisst, dass die harmonisierten IEC und EN Normen einzuhalten sind, etwa die EN 61000 oder entsprechende Produktnormen.

Die Normen EN 61000-3-2 und EN 61000-3-12 geben Grenzwerte für Oberschwingungsströme vor, was in der Leistungselektronik ein gewisses Problem darstellt, denn mit konventionellen Dioden- oder Thyristor-Gleichrichtern lässt sich die Norm kaum einhalten und passive Filter sind sperrig und sehr teuer. Für 1-phasig gespeiste Gleich- oder Wechselrichter stehen single-chip PFC-Lösungen (Power Factor Correction) zur Verfügung, die dafür sorgen dass der netzseitige Strom sinusförmig und in Phase mit der Spannung verläuft. Damit wird aber lediglich ein Leistungsbereich bis rund 3.5 kW abgedeckt. Für 3-phasige Geräte fehlen diese einfachen Lösungen, so dass der Weg zur Einhaltung der Normen ab 4 kW deutlich steiniger ist.

Servoantriebe mit PFC für drei Phasen

Einsatz von Modellen in der Regelungstechnik  

20171122/ Mathematische Modelle spielen in der Regelungstechnik eine wichtige Rolle. Beispielweise kann damit der negative Einfluss von Totzeit erheblich reduziert werden. Aber auch in vielen andere Fällen führt der Einsatz von Modellen zu einer wesentlichen Verbesserung im Regelverhalten. Das folgende Beispiel zeigt eine typische Anwendung von Modellen in der Mess- und Regelungstechnik.

Die Erfassung von Messdaten erfolgt in manchen Fällen nicht synchron mit dem Regeltakt, gelegentlich überhaupt nicht äquidistant in der Zeit. Ein Regler wäre aber auf aktuelle und regelmässig erfasste Istwerte angewiesen. Mit Hilfe eines Modell kann man die benötigten Zwischenwerte berechnen.

Einsatz von Modellen in der Regelungstechnik

Optimale Maschinen - Steuerungen  

Angepasst an spezielle Bedürfnisse

20160808/ Jede Maschine stelle individuelle Anforderungen an ihre Steuerung. In der Regel passen StandardLösungen nur halbwegs und nicht selten werden die Möglichkeiten der Maschine auf jene der käuflichen Steuerung reduziert. Das muss nicht sein! Spezifische Steuerungen lösen das Problem optimal und sind oft sogar deutlich kostengünstiger.

Die Firma Stettbacher Signal Processing AG verfügt über 20 Jahre Erfahrung im Bau und der Entwicklung von individuellen Steuerungs- und Regelsystemen. Viele typische Komponenten sind out of the box verfügbar. Stettbacher bietet jahrelange AfterSales Unterstützung. Bei Bedarf kann eine Steuerung zu jedem Zeitpunkt ausgebaut oder funktional erweitert werden.

Optimale Maschinen - Steuerungen

Wasserdichtheits – Testgerät für Regenbekleidung  

20130715/ Wer konkurrenzfähig bleiben will, muss mit den Entwicklungen des Marktes schritthalten: Bessere Genauigkeit, höhere Geschwindigkeit, grösserer Funktionsumfang und tieferer Preis sind typische Forderungen. Dazu sind oft neue, interdisziplinäre Kompetenzen notwendig, wenn die herkömmlichen Verfahren nicht mehr ausreichen. Der folgende Bericht zeigt, dass die enge Zusammenarbeit mit dem externen Spezialisten diese Lücken schliessen kann, wenn diese intern fehlen.

Stettbacher Signal Processing konnte die Herausforderungen systematisch meistern und den Auftrag erfolgreich abschliessen. Dabei entstand unter anderem die weltweit einzigartige Tropfenerkennung, welche eine vollautomatische Durchführung von Dichtheitsmessungen erlaubt. Wie oft bei derartigen Entwicklungen, kamen im Verlauf des Projekt neue Wünsche und Anforderungen hinzu. Dies ist wichtig und sinnvoll, verlangt aber in der Planung und Realisierung viel Flexibilität und Weitsicht. Der wichtigste Erfolgsfaktor in diesem Prozess ist die ständige Kommunikation zwischen allen Partnern und in allen Projektphasen. So entstand ein Produkt, das durch seinen hervorragenden Funktionsumfang, seine Kompaktheit und die hohe Bedienerfreundlichkeit auffällt.

Wasserdichtheits – Testgerät für Regenbekleidung

Spezialist für Industriekameras  

Anwendungsspezifische Industriekameras für wenig Geld

20180215/ In vielen Fällen findet sich die perfekte Kamera für eine spezifische Anwendung nicht direkt auf dem Markt. Das ist aber noch lange nicht das Ende einer guten Produktidee. Stettbacher Signal Processing AG zeigt, wie die ideale Kamera entsteht und mit der allenfalls schon bestehenden Elektronik und Mechanik des Geräts verschmilzt.

Die resultierende Kamera lässt sich preiswert produzieren. Sie erfüllt exakt die Anforderungen bezüglich Bildqualität und Stromverbrauch, ebenso wie bezüglich Dimension, Montage und Anschlüssen. Mit einer Kamera ab Stange wäre das Gesamtgerät in der geforderten kompakten Form nicht realisierbar gewesen.

Spezialist für Industriekameras

Embedded Bildverarbeitung  

20170808/ Zunehmend wird moderne Bildverarbeitung nicht mehr nur auf sperrigen PCs implementiert, sondern direkt auf schlanken und preiswerten Embedded Systemen. Maschinen und Geräte werden sehend! Aber: Einige Gewohnheiten und Reflexe, die sonst Gültigkeit haben, sind bei der Anwendung im Embedded Bereich zu überdenken.

Mikroprozessoren und kleine PC-Module sind so leistungsfähig geworden, dass inzwischen selbst die digitale Bildverarbeitung in den Embedded-Bereich vorgedrungen ist. Das ist nicht selbstverständlich, denn die numerische Verarbeitung von Kamerabildern in Echtzeit erfordert in der Regel sehr viel Rechenleistung auf Grund der grossen Datenmengen und der Komplexität der Vision-Algorithmen. Zum Glück sind Leistungsaufnahme und Preis bei den neuen Computer-Modulen nicht proportional zur Rechenleistung gestiegen. Im Unterschied zu Desktop-PCs kommen moderne dual- oder quad-core PCs im Kreditkartenformat mit wenigen Watt aus und kosten nur 100 bis 200 Franken.

Eine ähnliche Entwicklung hat bei den Kameras statt gefunden: Günstige und kompakte CMOS-Sensoren haben die aufwändige CCD-Technologie weitgehend abgelöst. Allerdings werden nach wie vor nicht die hochauflösendsten Kameras eingesetzt, sondern vorzugsweise jene, die das betreffende Objekt zweckmässig abbilden. Denn so spart man viel unnötige Rechenleistung.

Embedded Bildverarbeitung

Embedded Image Processing  

Kamera--Interface ohne Probleme

20170410/ Zunehmend wird moderne Bildverarbeitung nicht mehr nur auf PCs gefordert, sondern direkt auf Embedded Systemen. Maschinen und Geräte werden sehend! Dies stellt spezielle Anforderungen an Kameras, Schnittstellen und Rechner, denn Standards sind hier keine vorhanden.

Stettbacher Signal Processing AG geht mit seinen O--3000 Kameras einen ganz anderen Weg: Statt sich an halbherzig passende Standards anzubiedern, wird einfach das KameraInterface offen gelegt. Der Anwender hat über ein einfaches XML-Protokoll direkten Zugriff auf alle Funktionen der Kamera und auf die Bilddaten. Ein im Quellcode offen gelegter Treiber und Anwendungsbeispiele erleichtern dem Entwickler den Einstieg und das Einbinden der Kameras in sein System. Dabei ist es egal, ob es sich um einen Mikrocontroller, ein FPGA oder einen Embedded--PC handelt. Es bestehen keine Einschränkungen bezüglich Hardware, Betriebsystem, Programmiersprache, usw.

Embedded Image Processing

Für jede Aufgabe die passende Kamera  

Kameras für die industrielle Bildverarbeitung

20161005/ Die vielfältigen Einsatzgebiete für digitale Bildverarbeitungssysteme stellen ganz unterschiedliche Anforderungen an die verwendete Kameratechnik. Deshalb muss für jede Aufgabe der passende Kameratyp gewählt werden. Die Firma Stettbacher Signal Processing bietet dafür unterschiedliche Kameraserien an, die sich funktional ergänzen und so bei identischen Schnittstellen ein breites Aufgabenspektrum abdecken können.

Die Aufgabenbereiche und die Anzahl von Kameras in der industriellen Automation und Machine Vision nehmen ständig zu. Gleichzeitig eröffnen sich immer neue Einsatzfelder für Kameras zum Beispiel im Bereich Überwachung oder Smart Home. Für diese vielfältigen Aufgaben bietet die Stettbacher Signal Processing AG (SSP) bereits seit mehreren Jahren die qualitativ hochwertige und flexible O--3000 Kamera-Serie und die O--3000 VisionBox an.

Für jede Aufgabe die passende Kamera

Erfolgreich ohne Umwege  

Neue Kameras in der O--3000 Produktefamilie

20160322/ Die O--3000 Kameras von Stettbacher Signal Processing AG (SSP) sind für industrielle Anwendungen gefragt. Mit ihnen lassen sich Vision Applikationen einfach und günstig realisieren, vor allem wenn die klassischen Standard-Lösungen versagen. Dank offen gelegten Treibern und Protokollen eignen sich die Kameras speziell auch für Embedded Systeme.

Die O--3000 Kameras verfügen über einen high-speed USB Anschluss. Bei voller Auflösung von 1280 x 960 Pixel lassen sich mehr als 30 FPS übertragen. Über das selbe USB-Kabel verläuft auch die Schnittstelle für die bequeme Kamera-Konfiguration, beispielsweise für die Einstellung der Belichtungszeit und der Empfindlichkeit, die Wahl des Auto-Exposure Modes (automatisch regulierte Belichtungseinstellung), des HDR Modes (High Dynamic Range), des Bildformats und der Auflösung, der Framerate, usw. Alle diese Möglichkeiten sind dokumentiert und offen gelegt. Ebenso stehen Treiber im Quellcode zur Verfügung, die sich – falls notwendig – leicht und schnell für die eigenen Bedürfnisse anpassen lassen.

Erfolgreich ohne Umwege

Mit der O--3000 VisionBox schneller zum Erfolg  

Computer Vision

20151020/ Die O--3000 VisionBox ist ein anwenderfreundliches Vision System und bietet leistungsstarke Bildverarbeitung auf kleinem Raum. Das System, bestehend aus einer O--3000 Kamera und einem sehr leistungsstarken modernen Multi-Core Rechner, meistert anspruchsvolle Vision Aufgaben. Die flexible Vision Lösung wird vielseitig eingesetzt und findet Anwendung in der Qualitätssicherung, Automation und Überwachnung.

Die VisionBox ist modular aufgebaut und zeichnet sich durch ihre Flexibilität und hohe Performance aus. Alle nötigen Entwicklungswerkzeuge befinden sich auf der Box. Für anspruchsvolle Bildverarbeitung ist die frei erhältliche und umfangreiche Software Bibliothek OpenCV mit installiert. Diese Bibliothek umfasst eine Vielzahl von effizient implementierten Algorithmen für die Objekterkennung, Gesichtserkennung, 3D--Rekonstruktion, Objektverfolgung, Kantendetektion, usw. und deckt die Bedürfnisse der meisten Anwendungen vollständig ab. Die VisionBox ist ein offengelegtes System und stellt viel bestehendes Know-How frei zur Verfügung. So erreicht der Anwender schneller seine Ziele und verkürzt dadurch die Entwicklungsszeit seiner eigenen Vision Lösung. Folglich reduzieren sich die Kosten und die Zeit bis zur Markteinführung.

Mit der O--3000 VisionBox schneller zum Erfolg

Gute Bilder – bessere Resultate (Teil 2)  

Computer Vision

20150807/ Der erste Teil des Artikels behandelte jene Stufen der Image Processing Pipeline, die für die Aufbereitung von Farbbildern nötig sind. Es wurde gezeigt, wie ein CMOS-Bildsensor eine Szene im Bayer-Farbraum abbildet und wie sich die RGB-Farbwerte rekonstruieren lassen. Zuletzt wurde ein Algorithmus für den lokalen Weissabgleich vorgestellt, der farbliche Verschiebungen korrigiert, die infolge der Farbtemperatur der Lichtquelle entstehen können. Die Linsen-Entzerrung, die Farbkalibration und die Gammakorrektur vervollständigen die Pipeline und sind im Folgenden beschrieben.

Die hier behandelte Pipeline wurde für die O--3000 Kamera von Stettbacher Signal Processing (SSP) implementiert. Der Source-Code ist frei unter www.open-cam.ch erhältlich. Dem Anwender der O--3000 Kameras werden keine künstlichen Hürden in den Weg gelegt und alle für die Anwendung der Kamera notwendigen Informationen stehen zur Verfügung. Insbesondere sind die Interface-Spezifikationen sowie alle Treiber inkl. Quellcode frei erhältlich. Zudem sind alle Beispielprogramme offengelegt. Sie können nach Belieben verwendet und für die eigenen Bedürfnisse angepasst werden.

Gute Bilder – bessere Resultate (Teil 2)

Flexible, industrielle Bildverarbeitungslösung  

Flexibilität ohne lästige Standards

20150707/ Die neue O-3000 VisionBox bietet leistungsstarke Bildverarbeitung auf kleinem Raum. Sie erweitert das Angebot von Stettbacher Signal Processing (SSP) im Bereich Computer Vision und ergänzt die erfolgreiche O-3000 Kameraserie zur Komplettlösung.

Die O--3000 Kameras haben in der industriellen Bildverarbeitung dank der offen gelegten Interface-Spezifikation und der barrierefreien Bedienung erfeulichen Anklang gefunden. Die neue O--3000 VisionBox ist die Antwort von Stettbacher Signal Processing auf den Ruf nach integrierten Visionlösungen, basierend auf der O--3000 Kameraserie. Getreu dem Motto von SSP ist die VisionBox jedoch keine Blackbox. Im Gegenteil, alles ist offen gelegt und alles ist zugänglich. Das Konzept ist einfach, aber bestechend: Die Kamera liefert die Bilder, die VisionBox macht die Bildverarbeitung. Ein einfaches Interface via Netzwerk dient als Schnittstelle zur übergeordneten Maschine.

Flexible, industrielle Bildverarbeitungslösung

Gute Bilder – bessere Resultate (Teil 1)  

Computer Vision

20150522/ Auch in der industriellen Bildverarbeitung, Computer Vision und Überwachung gilt, dass gute Bilder die Voraussetzung für erfolgreiche Resultate sind. Was aber sind gute Bilder und wie entstehen sie? Auf diese Fragen geht der folgende Artikel ein. Er behandelt Aspekte der Belichtungszeit, des Weissabgleichs, der Farbkalibration und der Linsen-Entzerrung für industrielle Anwendungen. Die letzten beiden Punkte werden im Teil 2 in der nächsten Ausgabe behandelt.

Am Anfang jeder Bildverarbeitung steht eine Kamera. Sie kann intelligent oder dumm sein, wobei beides nicht wertend gemeint ist. Intelligente Kameras übernehmen einen Teil der Bildaufbereitung, gewähren dem Anwender aber nur eine bedingte Kontrolle darüber. Bei dummen Kameras hat der Anwender alles in seiner Hand. Die im Folgenden beschriebene Image Processing Pipeline wurde für die O--3000 Kamera von Stettbacher Signal Processing implementiert und getestet. Der Code ist frei erhältlich. Die O--3000 Kamera ist halbintelligent. Sie bietet den Vorteil, dass die Interface-Spezifikation sowie alle Treiber und Beispielprogramme offen gelegt sind und frei verwendet werden dürfen. So lässt sich die Kamera ohne Probleme in jedes System und in jede Anwendung integrieren.

Gute Bilder – bessere Resultate (Teil 1)

Besuch an der University of California  

Diplomfeier in Santa Cruz

201809/ Der Graduation Day ist der Höhepunkt und Abschluss eines Studiums in den USA, nicht zuletzt für Eltern und Angehörige. Entsprechend wird der Tag mit Spannung und Würde – nach alter Tradition – begangen und anschliessend ausgelassen gefeiert. Nebenbei bietet ein derartiges Ereignis auch aufschlussreichen Einblick in eine Gesellschaft.

Besuch an der University of California