O3X120 - 3D-Scanner IFM - Kostenlose Bedienungsanleitung

BEDIENUNGSANLEITUNG O3X120 IFM

Betriebsanleitung

3D-Kamera

O3X120

O3X130

O3X16x

O3X18x

Inhaltsverzeichnis

1 Vorbemerkung 3

1.1 Verwendete Symbole 3
1.2 Warnhinweise 3
1.3 Rechtliche Hinweise 3
1.4 Open source information.... 4

2 Sicherheitshinweise 5

2.1 Sicherheitssymbole auf dem Gerät 5
2.2 Lasersicherheit 5
2.3 Cyber-Sicherheit 6

3 Bestimmungsgemäße Verwendung 7

3.1 Einsatzbereich 7

4 Montage 8

4.1 Montagehinweise 8
4.2 Inbetriebnahme vorbereiten 9
4.3 Gerät montieren 9

5 Elektrischer Anschluss 10

5.1 Anschlussbelegung.... 11
5.2 Mehrere Geräte verwenden 12

6 Inbetriebnahme.... 13

6.1 Gerät parametrieren 13
6.1.1 Programmierbeispiel 13
6.2 Objekt optimal erkennen 13
6.3 Firmware aktualisieren 14

7 Fehlerbehebung 15
8 Wartung, Instandsetzung und Entsorgung 16

Glossar 17

1 Vorbemerkung

Anleitung, technische Daten, Zulassungen und weitere Informationen über den QR-Code auf dem Gerät / auf der Verpackung oder über documentation.ifm.com.

1.1 Verwendete Symbole

√ Voraussetzung
▶ Handlungsanweisung
Reaktion, Ergebnis

[...] Bezeichnung von Tasten, Schaltflächen oder Anzeigen

→ Querverweis

Wichtiger Hinweis

Fehlfunktionen oder Störungen sind bei Nichtbeachtung möglich

Information

Ergänzender Hinweis

1.2 Warnhinweise

Warnhinweise warnen vor möglichen Personen- und Sachschäden. Dadurch wird der sichere Umgang mit dem Produkt ermöglicht. Warnhinweise sind wie folgt abgestuft:

WARNUNG

Warnung vor schweren Personenschäden

▷ Tödliche und schwere Verletzungen sind möglich, wenn der Warnhinweis nicht beachtet wird.

VORSICHT

Warnung vor leichten bis mittelschweren Personenschäden

▷ Leichte bis mittelschwere Verletzungen sind möglich, wenn der Warnhinweis nicht beachtet wird.

ACHTUNG

Warnung vor Sachschäden

▷ Sachschäden sind möglich, wenn der Warnhinweis nicht beachtet wird.

1.3 Rechtliche Hinweise

© Alle Rechte bei ifm electronic gmbh. Vervielfältigung und Verwertung dieser Anleitung, auch auszugsweise, nur mit Zustimmung der ifm electronic gmbh.

Alle auf unseren Seiten verwendeten Produktnamen, Bilder, Unternehmen oder sonstige Marken sind Eigentum der jeweiligen Rechteinhaber.

1.4 Open source information

Weitere Informationen zur Open source information unter: documentation.ifm.com.

2 Sicherheitshinweise

- Das beschriebene Gerät wird als Teilkomponente in einem System verbaut.

– Die Sicherheit dieses Systems liegt in der Verantwortung des Erstellers.
- Der Systemersteller ist verpflichtet, eine Risikobeurteilung durchzuführen und daraus eine Dokumentation nach den gesetzlichen und normativen Anforderungen für den Betreiber und den Benutzer des Systems zu erstellen und beizulegen. Diese muss alle erforderlichen Informationen und Sicherheitshinweise für den Betreiber, Benutzer und ggf. vom Systemersteller autorisiertes Servicepersonal beinhalten.

• Dieses Dokument vor Inbetriebnahme des Produktes lesen und während der Einsatzdauer aufbewahren.
• Das Produkt muss sich uneingeschränkt für die betreffenden Applikationen und Umgebungsbedingungen eignen.
• Das Produkt nur bestimmungsgemäß verwenden (→ Bestimmungsgemäße Verwendung).
• Die Missachtung von Anwendungshinweisen oder technischen Angaben kann zu Sach- und / oder Personenschäden führen.
• Für Folgen durch Eingriffe in das Produkt oder Fehlgebrauch durch den Betreiber übernimmt der Hersteller keine Haftung und keine Gewährleistung.
• Montage, elektrischer Anschluss, Inbetriebnahme, Bedienung und Wartung des Produktes darf nur ausgebildetes, vom Anlagenbetreiber autorisiertes Fachpersonal durchführen.
• Geräte und Kabel wirksam vor Beschädigung schützen.

2.1 Sicherheitssymbole auf dem Gerät

Auf dem Gerät werden die folgenden Symbole verwendet. Die folgenden Abschnitte beachten, um Gefährdungen zu vermeiden:

Die elektrische Versorgung muss der IEC 61010-1, Kap. 9.4 – Energiebegrenzte Stromkreise entsprechen.

Lasersicherheit. (→ Lasersicherheit ☐ 5)

Gerät der Schutzklasse III. Betrieb nur an PELV-Stromkreisen.

2.2 Lasersicherheit

Beschriftung auf dem Gerät:

CLASS 1 LASER PRODUCT

IEC 60825-1:2014

21 CFR 1040.10

Das Gerät emittiert unsichtbare Laserstrahlung ( λ=850 nm ±10 nm) der Laserklasse 1 gemäß

• IEC 60825-1:2014 und
• EN 60825-1:2014 + AC:2017 + A11:2021 + A11:2021/AC:2022.

USA

Complies with 21 CFR 1040.10 except for conformance with IEC 60825-1 Ed. 3, as described in Laser Notice No. 56, dated May 8, 2019.

Warnung vor Öffnen des Gerätes oder Beschädigung

WARNUNG

Nach Öffnen des Gerätes oder bei Beschädigung ist die Lasersicherheit nicht mehr gewährleistet.

▷ Haut- oder Augenschäden können auftreten.
▶ Das Gerät nur vom Hersteller öffnen lassen.
▶ Das Gerät bei Beschädigung nicht mehr verwenden und von der Stromversorgung trennen.

2.3 Cyber-Sicherheit

ACHTUNG

Ungeschütze Netzwerkumgebung:

Das Gerät beinhaltet keine Maßnahmen zur IT-Sicherheit nach IEC 62443.

▷ Unzulässiger Lese- oder Schreibzugriff auf Daten möglich.
▷ Unzulässige Beeinflussung der Gerätefunktion möglich.
▶ Zugriffsmöglichkeiten auf das Gerät prüfen und einschränken.

3 Bestimmungsgemäße Verwendung

Die O3X1xx 3D Kamera ist eine optische Kamera (nachfolgend Gerät genannt), die punktweise den Abstand zwischen dem Gerät und der nächsten Oberfläche per Lichtlaufzeitverfahren misst. Das Gerät beleuchtet die Szene mit einer internen Infrarot-Lichtquelle und berechnet die Entfernung anhand des von der Oberfläche reflektierten Lichts.

Das Gerät liefert Daten, welche die aufgenommene Szene dreidimensional beschreiben. Die Daten werden über Ethernet ausgegeben und vom Anwender ausgewertet. Die Parametrierung des Gerätes erfolgt ebenfalls über Ethernet.

Das Gerät darf nur fest montiert und nicht als tragbares oder handgehaltenes Gerät verwendet werden.

3.1 Einsatzbereich

Die Gerätesicherheit ist gemäß EN IEC 61010-2-201 für die Nutzung unter folgenden Umgebungsbedingungen ausgelegt:

• Verwendung in Innenräumen
• Höhenlagen bis zu 2000 m
• Relative Luftfeuchte bis maximal 90 %, nicht kondensierend
• Verschmutzungsgrad 3

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV):

Das Gerät ist für den Einsatz in Industrieumgebungen bestimmt.

In Haushaltsumgebung kann dieses Produkt Rundfunkstörungen verursachen.

▶ Bei Bedarf EMV-Maßnahmen zur Abschirmung ergreifen.

4 Montage

Abb. 1: Montage
1 Horizontal montiertes Gerät
3 Objekt
5 Abstand zwischen Gerät und Objekt

2 Öffnungswinkel

4 Sichtfeld

4.1 Montagehinweise

Die folgenden Anweisungen bei der Montage beachten.

Es können Messfehler auftreten, wenn die Anweisungen nicht beachtet werden.

▶ Das Objekt (3) im Sichtfeld (4) platzieren.
▷ Die Größe des Sichtfeldes ist im Datenblatt angegeben. Die Größe des Sichtfeldes hängt vom Abstand (5) des Gerätes zum Objekt ab: Bei steigendem Abstand wird das Sichtfeld größer.
▶ Direkte Reflektionen vom Boden vermeiden.
▶ Toleranzen beim Platzieren des Objektes berücksichtigen.
▶ Den Messbereich des Gerätes berücksichtigen beim Festlegen des Abstandes (5) zwischen Gerät und Objekt.
▷ Der Messbereich ist im Datenblatt des Gerätes angegeben.
▶ Abstand (5) zwischen dem Gerät und Objekt möglichst klein wählen.
▶ Bei einem möglichst kleinen Abstand wird das Objekt mit der maximalen Auflösung erfasst.
▶ Am Montageort helles Umgebungslicht und Sonneneinstrahlung vermeiden.
▷ Ein Fremdlichtniveau über 8 klx verursacht Messfehler (bei zugrunde gelegtem Sonnenspektrum). Tatsächlich ist nur der Infrarotanteil zwischen 800 und 900 nm störend.
▶ Transparente Scheiben zwischen Gerät (1) und Objekt (3) vermeiden.
▷ Transparente Scheiben reflektieren einen Teil des Lichtes, selbst beim Verwenden einer sehr sauberen Glasplatte.

4.2 Inbetriebnahme vorbereiten

ACHTUNG

Das Gerät kann abhängig vom Betriebsmodus, der eingestellten Parameter und der thermischen Anbindung an die Umgebung heiß werden.

Die Differenz zwischen Oberflächentemperatur des Gerätes und Umgebungstemperatur darf max. 25 Grad betragen (gemäß IEC61010-2-201).

▶ Die Oberflächentemperatur reduzieren.
▶ Den Betriebsmodus und die Parameter anpassen.

Oberflächentemperatur reduzieren

Mit den folgenden Maßnahmen die Oberflächentemperatur reduzieren:

▶ Das Gerät an wärmeleitende Metallteile montieren.
▷ Ein großflächiger Kontakt des Gerätes mit Metallteilen erhöht die Wärmeabfuhr (beispielsweise handelsübliche Aluminiumkühlkörper oder -profile).
▶ Aufbauten im Umfeld des Gerätes und Packungsdichte von Objekten reduzieren.
▷ Aufbauten im Geräteumfeld und eine erhöhte Packungsdichte können sich negativ auf die Konvektion auswirken.
▶ Belichtungszeit, Bildrate oder maximal sichtbare Entfernung reduzieren.
▷ Die Oberflächentemperatur nimmt ab, wenn die Parameter reduziert werden.

4.3 Gerät montieren

Beachten Sie die folgenden Anweisungen bei der Montage des Gerätes:

▶ Das Gerät mit 3x M3-Schrauben montieren.

▷ Die Bohrmaße sind in der Maßzeichnung des Gerätes angegeben: documentation.ifm.com

▶ Zugentlastungen für alle am Gerät verbundene Leitungen verwenden.

▶ Das Gerät nur fest montiert und nicht als tragbares oder handgehaltenes Gerät verwenden.

▷ Informationen zum Zubehör: documentation.ifm.com

5 Elektrischer Anschluss

Das Gerät darf nur von einer Elektrofachkraft installiert werden.

▶ Stromversorgung vor elektrischem Anschluss spannungsfrei schalten.

Gerät der Schutzklasse III (IEC 61010-2-201 Kap. 6.5.2.101.4).

Die elektrische Versorgung darf

• nur durch PELV-Stromkreise (IEC 61010-2-201 Kap. 3.111) erfolgen,
• im Betriebsfall 35 V DC nicht übersteigen,
  • bei einem Einzelfehler 60 V DC nicht übersteigen und
  • die erlaubte Betriebsspannung des Gerätes nicht übersteigen (siehe Datenblatt).

Die Isolierung externer Stromkreise muss der IEC 61010-2-201, Abb. 102 entsprechen.

WARNUNG

Ungeeignete Stromversorgung

▷ Elektrischer Stromschlag mit schweren Verletzungen oder Todesfolge möglich.
▶ PELV-Stromversorgung im angegebenen Spannungsbereich verwenden.

Für die elektrische Versorgung energiebegrenzte Stromkreise verwenden (IEC 61010-1 Kap. 9.4). Die Energie des Stromkreises kann bei einer Betriebsspannung von 24 V durch eine Überstromschutzeinrichtung begrenzt werden. Die Überstromschutzeinrichtung muss einen Strom von 8,3 A in maximal 120 s abschalten. Dabei die spezifische Auslösekennlinie beachten. Mögliche Überstromschutzeinrichtungen:

• Sicherung oder
• nicht einstellbare und nicht selbst wiedereinschaltende elektromechanische Einrichtung.

Den Stromkreis von anderen, nicht energiebegrenzten Stromkreisen mindestens durch eine Basisisolierung trennen.

ACHTUNG

Keine geeignete Energiebegrenzung des Stromkreises

▷ Im Fehlerfall Brandgefahr möglich.
▶ Energiebegrenzten Stromkreis gemäß IEC 61010-1 Kap. 9.4 verwenden.

Das Gerät darf nur an interne Ethernet-Netzwerke angeschlossen werden, die das Gebäude nicht verlassen. Es darf nicht mit TNV-Stromkreisen verbunden werden.

ACHTUNG

Einen zusätzlichen Schutz gegen Stoßspannungen nach IEC 61000-4-5 verwenden, wenn das Verbindungskabel länger als 30 m ist.

ACHTUNG

Gerätebeschädigung durch locker verschraubte M12-Steckverbinder.

▷ Die im Datenblatt angegebene IP-Schutzart wird nur bei fest verschraubten M12-Steckverbindern gewährleistet.
▶ Die M12-Steckverbinder fest mit dem Gerät verschrauben.
▶ Nicht benutzte Buchsen mit Verschlusskappen verschließen (E73004). Anzugsdrehmoment: 0,6...0,8 Nm.
▶ Zugentlastungen für am Gerät verbundene Leitungen verwenden.

Bei permanentem Einsatz des Gerätes im Nassbereich kann die Überwurfmutter des M12-Industrial-Ethernet-Verbindungskabels (z. B. E11898) korrodieren.

▶ Verbindungskabel mit einer Überwurfmutter aus V4A verwenden.

Für den Gültigkeitsbereich cULus:

Mindesttemperaturfestigkeit des Kabels zum Anschluss an Feldanschlussklemmen: 70 °C.

5.1 Anschlussbelegung

O3X120 / O3X130

Abb. 2: Anschlussbelegung von O3X120 und O3X130
1 Ethernet
2 Stromversorgung

(1) Ethernet
RJ45 Ethernet-Stecker
	1	TD+
	2	TD-
	3	RD+
	4	nicht belegt
	5	nicht belegt
	6	RD-
	7	nicht belegt
	8	nicht belegt

(2) Stromversorgung
2 Leitungen, offene Enden
rot	U+ (24 V)
schwarz	GND

5.2 Mehrere Geräte verwenden

Beim Verwenden von mehreren Geräten den folgenden Hinweis beachten.

Die aktive Beleuchtung des Gerätes kann Störungen verursachen bei den folgenden Geräten:

• andere Geräte des gleichen Typs
• optische Messsysteme
• Laserscanner
• etc.

Abb. 3: Zwei Geräte an einem Roboter montiert

1 Gerät

Abb. 4: Zwei Roboter mit jeweils einem Gerät
1 Gerät
2 Objekt
2 Objekt

Mit den folgenden Maßnahmen Messfehler reduzieren:

▶ Die Geräte optisch voneinander trennen.
▶ Die Geräte über die Prozessschnittstelle mit einem Software-Trigger nacheinander triggern.

Mögliche Störungen werden durch ein internes Verfahren erheblich reduziert. Dennoch können Messfehler und geringe Toleranzen auftreten.

6 Inbetriebnahme

Durch Einschalten der Versorgungsspannung wird das Gerät in Betrieb genommen.

Nach ca. 25 Sekunden befindet sich das Gerät im Auswertebetrieb, in dem die gespeicherte Anwendung ausgeführt wird.

6.1 Gerät parametrieren

Das Gerät auf eine der folgenden Arten parametrieren:

• Software ifmVision
Assistant (www.visionassistant.ifm)
- ifm3
Dlib (https://github.com/ifm/ifm3d)
- Programmierbeispiel für ifm3
Dlib (→ Programmierbeispiel ☐ 13)
• ROS (https://github.com/ifm/ifm3d-ros)

Das Verwenden der Software ifmVision
Assistant und detaillierte Informationen zum Messprinzip des Gerätes sind im Softwarehandbuch beschrieben.

Das Softwarehandbuch ist im Internet verfügbar: documentation.ifm.com

Die Bibliothek ifm3
Dlib und der Wrapper ROS sind für Linux unter der Apache License Version 2.0 verfügbar.

6.1.1 Programmierbeispiel

Für den Zugriff auf das Gerät unter Linux bevorzugt die ifm3
Dlib verwenden. Die Bibliothek ist getestet und die Referenzimplementierung für C++. Die Apache 2-Lizenz erlaubt den kommerziellen Einsatz.

Im Folgenden ein C++-Beispiel, wie man mit der ifm3
Dlib das Gerät anspricht.

auto cam = ifm3d::Camera::MakeShared();
auto fg = std::make_shared<ifm3d::Frame
Grabber> ←
    (cam, (ifm3d::IMG_AMP|ifm3d::IMG_RDIS|ifm3d::IMG_CART));
auto img = std::make_shared<ifm3d::Image
Buffer>();
if (! fg->WaitForFrame(img.get(), 1000))
{
    std::cerr << "Timeout waiting for camera!" << std::endl;
    return -1;
}
pcl::io::savePCDFileASCII("point_cloud.pcd", *(img->Cloud()));
imwrite("amplitude.png", img->Amplitude
Image());
imwrite("radial_distance.png", img->Distance
Image()); 

Im Beispiel wird ein Datensatz vom Gerät abgeholt. Vom Datensatz wird das Amplitudenbild und die Radialdistanz als PNG-Datei gespeichert. Die kartesischen Koordinaten werden als PCL-Datei gespeichert.

Ausführliche Beispiele sind im Internet verfügbar: https://github.com/ifm/ifm3d-examples

6.2 Objekt optimal erkennen

Mit den folgenden Bedingungen wird die Erkennungsrate von Objekten erhöht. Gut erkannt werden vor allem große helle Objekte mit guter Infrarot-Reflektivität, im Vergleich zu kleinen dunklen Objekten.

Abb. 5: Objekt optimal detektieren

1 Horizontal montiertes Gerät
3 Sichtfeld

2 Bereich direkt neben dem Sichtfeld

4 Objekt

Ein Objekt (4) optimal erkennen:

▶ Das Objekt im Sichtfeld (3) platzieren.
▶ Vom Gerät (1) betrachtet, das Objekt (4) als das nächste sichtbare Objekt platzieren.
▶ Den Bereich (2) frei von Gegenständen halten (Aufbauten etc.).

▷ Vor allem helle Gegenstände sind problematisch im Bereich (2) direkt neben dem Sichtfeld (3).

▶ Die Frontscheibe des Gerätes frei von Verschmutzungen halten.

Es können Messfehler auftreten, wenn die Anweisungen nicht beachtet werden.

6.3 Firmware aktualisieren

Das Aktualisieren der Firmware ist im Softwarehandbuch beschrieben.

Das jeweils aktuelle Softwarehandbuch kann heruntergeladen werden unter: documentation.ifm.com

7 Fehlerbehebung

Wenn sich das Gerät unerwartet oder fehlerhaft verhält:

▶ Neueste Versionen von Firmware und ifmVision
Assistant herunterladen und installieren. Download unter documentation.ifm.com.

Wenn die Probleme weiterhin bestehen:

▶ Den ifm-Support kontaktieren. Kontakt unter www.ifm.com.

8 Wartung, Instandsetzung und Entsorgung

Verschmutzungen reduzieren den Kontrast und die Erkennungsrate.

▶ Die Frontscheibe von Verschmutzungen freihalten.
▶ Zum Reinigen ein sauberes fusselfreies Tuch verwenden.
▷ Das Gerät ist nicht gegen das Eindringen von Flüssigkeiten geschützt.
▶ Das Gerät nicht öffnen.
▷ Im Gerät befinden sich keine vom Anwender zu wartenden Bauteile. Die Instandsetzung des Gerätes darf nur durch den Hersteller erfolgen.
▶ Gerät nach Gebrauch umweltgerecht gemäß den gültigen nationalen Bestimmungen entsorgen.

WARNUNG

Nach Öffnen des Gerätes oder bei Beschädigung ist die Lasersicherheit nicht mehr gewährleistet.

▷ Haut- oder Augenschäden können auftreten.
▶ Das Gerät nur vom Hersteller öffnen lassen.
▶ Das Gerät bei Beschädigung nicht mehr verwenden und von der Stromversorgung trennen.

Glossar

Konvektion

Die Konvektion beschreibt die Luftbewegung im Umfeld des Gerätes. Eine ausreichende Luftbewegung ist notwendig, damit das Gerät nicht überhitzt.

Öffnungswinkel

Der Öffnungswinkel des Gerätes bezeichnet den Winkel, den ein Punkt auf der optischen Achse mit dem Durchmesser der Eintritts- bzw. Austrittspupille bildet. Der Öffnungswinkel ist in den Technischen Daten des Gerätes angegeben.

Sichtfeld

Das Sichtfeld beschreibt den Bereich im Öffnungswinkel des Gerätes, innerhalb dessen Objekte wahrgenommen werden können. Der Öffnungswinkel des Gerätes ist in den Technischen Daten angegeben.