Die Bildverarbeitung gehört zu den wirksamsten Anwendungen künstlicher Intelligenz in der Fertigung. Sobald Maschinen sehen und das Gesehene einordnen können, lassen sich Prüfaufgaben automatisieren, die vorher nicht in der Fläche zu leisten waren.
Was industrielle Bildverarbeitung leistet
Kameras, Beleuchtung und Auswertealgorithmen analysieren Bilder aus dem Fertigungsprozess. Anders als regelbasierte Systeme kommen lernende Verfahren mit Schwankungen bei Bauteil, Beleuchtung und Blickwinkel zurecht.
Die eingesetzten Verfahren
Faltende neuronale Netze
Sie bilden die Grundlage der meisten Systeme. Über Transferlernen lassen sich vortrainierte Netze mit vergleichsweise wenigen eigenen Aufnahmen auf die konkrete Prüfaufgabe anpassen.
Objekterkennung und Segmentierung
Wenn nicht nur interessiert, ob ein Fehler vorliegt, sondern auch wo, kommen Verfahren zur Objekterkennung und zur pixelgenauen Segmentierung zum Einsatz. Das ist etwa bei der Prüfung von Schweißnähten, bei Oberflächenfehlern und bei der Montagekontrolle nötig.
Dreidimensionale Erfassung
Streifenlichtscanner, Laufzeitkameras und Stereosysteme erfassen Geometrie. Für Maßhaltigkeit, Verzug und komplexe Formen reicht ein einzelnes zweidimensionales Bild nicht aus.
Hardware
Kamera
Das Spektrum reicht von einfachen Kameras für Vorversuche bis zu hochauflösenden Industriekameras mit hoher Bildrate. Entscheidend sind Auflösung, Bildrate, Sensortyp und passendes Objektiv.
Beleuchtung
Die Beleuchtung ist wichtiger als die Kamera. Ringleuchten, Durchlicht, Domleuchten und Streifenlichtprojektoren decken jeweils andere Prüfaufgaben ab. Ohne gleichbleibende, reproduzierbare Ausleuchtung ist kein Modell zuverlässig. Fremdlicht aus Fenstern oder Hallenbeleuchtung ist eine der häufigsten Ursachen für Systeme, die im Sommer anders arbeiten als im Winter.
Auswerterechner
Industrietaugliche Rechner mit geeigneter Grafikeinheit stellen die Rechenleistung für die Auswertung im Takt bereit. Die Wahl richtet sich nach Modellgröße, geforderter Bildrate und Umgebungsbedingungen.
Aufbau im Betrieb
Kameras und Beleuchtung sitzen an der Linie und sind mit dem Auswerterechner verbunden, auf dem die Modelle laufen. Das Ergebnis geht über PROFINET oder EtherNet/IP an die Steuerung, die daraufhin ausschleust, stoppt oder meldet.
Die Anbindung an übergeordnete Systeme sorgt für Rückverfolgbarkeit und erlaubt es, Qualitätsverläufe über die Zeit auszuwerten.
Typische Prüfaufgaben
- Oberflächenfehler an Metall, Kunststoff und Glas
- Vollständigkeits- und Lagekontrolle bei der Montage
- Maßprüfung und Toleranzüberwachung
- Prüfung von Beschriftung und Druckbild
- Farbkontrolle über Chargen hinweg
Erforderliche Kenntnisse
Eine Anlage zum Laufen zu bringen verlangt drei Dinge zugleich: Verständnis der Verfahren, Kenntnis des Fertigungsprozesses und Erfahrung in der Systemintegration. Die Kurse von ED WARTENS Deutschland decken die gesamte Kette ab, von der Bildaufnahme bis zur Anbindung an die Steuerung.