Bildverarbeitung Machine Vision treibt die Automatisierung voran

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Je lückenloser alle am Produktionsprozess beteiligten Komponenten miteinander kommunizieren können, desto autonomer und effizienter kann dieser erfolgen. Gerade die Machine Vision kann hierbei eine Schlüsselrolle spielen.

Der Gedanke, die eigene Fabrik zu automatisieren, kann für Entscheider auf den ersten Blick wie eine unlösbare Mammutaufgabe wirken. Doch der Schlüssel liegt darin, Schritt für Schritt vorzugehen. Letztlich besteht eine smarte Fabrik aus vielen einzelnen Komponenten, die clever eingesetzt einen großen Unterschied machen können.

Industriekameras übernehmen ähnliche Aufgaben wie Sensoren

Ein solcher Baustein ist die Machine Vision: Industriekameras übernehmen ähnliche Aufgaben wie Sensoren. Als sehendes Auge von Robotern und Maschinen unterstützen Industriekameras diese dabei, immer komplexere Aufgaben zu bewältigen. Ein entscheidender Vorteil gegenüber hochspezialisierten Sensoren ist die Fähigkeit, mehrere Aufgaben zu verrichten, da Kameraaufnahmen eine weitaus flexiblere und umfangreichere Auswertung verschiedener (optischer) Merkmale ermöglichen. Von diesem Plus an Flexibilität profitieren vor allem kleinere und mittlere Unternehmen, für die die Automatisierung ihrer Fertigung aufgrund einer geringeren Stückzahl in der Produktion nicht wettbewerbsfähig realisierbar war. Durch verkürzte Umrüstzeiten und -kosten können so auch Kleinserien ab einem Teil automatisiert oder Serien nachträglich skaliert werden.

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Industriekameras übernehmen in produzierenden Unternehmen heute ein breitgefächertes Aufgabenspektrum, z. B. in der In-line-Qualitätsinspektion und allgemeinen Qualitätskontrolle. Verknüpft mit der Fertigungslinie überprüfen sie Produkte auf Abweichungen oder Makel: Produkte, die nicht den Anforderungen entsprechen, werden ausgemustert, ehe sie die Produktionshalle verlassen. Bei sogenannten Embedded-Vision-Systemen erfolgt die Verarbeitung der „gesehenen“ Daten sowie die daraus folgende Steuerung „on device“ – also auf der Kamera –, bzw. werden die abgeleiteten Befehle unmittelbar an den verknüpften Roboter weitergegeben. Die Übertragung von Daten und Ergebnissen zu und Beurteilung durch einen externen PC wird so überflüssig, entsprechende Systeme können platzsparend in der Fertigungslinie integriert werden.

Objekte mit natürlicher Varianz erkennen

Einen Schritt weiter gehen Industriekameras mit künstlicher Intelligenz (KI). Sie eröffnen neue Anwendungsfelder, die von herkömmlicher Bildverarbeitung nicht abgedeckt werden können. Während viele Roboter lediglich befehlsbasiert arbeiten können, ermöglichen KI-basierte Systeme, dass diese adaptiv reagieren.

Notwendig wird diese Fähigkeit etwa beim Erkennen und Verarbeiten von Objekten mit natürlicher Varianz, wie Lebensmittel, Pflanzen oder andere organische Objekte. Farbe, Oberfläche, Größe, Gewicht oder Form weisen z. B. bei Naturprodukten eine große Varianz auf. Die KI lässt sich mit entsprechenden Daten so trainieren, dass ein breites Spektrum zuverlässig erkannt, kategorisiert und damit auch verarbeitet werden kann. Soll etwa Obst auf einem Förderband nach verschiedenen Qualitätsmerkmalen sortiert werden, kann eine Industriekamera mit integrierter Bildverarbeitung auf Basis von KI präzise „gut“ von „schlecht“ oder auch weitere Klassen unterscheiden.

Werkzeugschäden und deren Folgekosten vermeiden

Wie Unternehmen die Digitalisierung Schritt für Schritt angehen können, zeigt das Beispiel der Schuler Pressen GmbH aus Göppingen. Schuler entwickelte mit Visual Die Protection (VDP) eine Lösung zur Vermeidung teurer Werkzeugschäden und deren Folgekosten in der Stanz- und Umformtechnik. Der Clou: VDP ist nachrüstbar für Bestandsanlagen – statt Revolution heißt es sinnvolle Evolution. Mittels uEye CP Industriekameras von IDS erkennt die Software frühzeitig mögliche Ursachen für Werkzeugschäden im Presswerk und stoppt die Anlage in Bruchteilen von Sekunden, bevor Schäden und Ausfälle entstehen. Die mittels der Kameras erfassten Daten stehen dem Anwender zur lückenlosen Rückverfolgbarkeit durchgängig zur Verfügung. Für kontinuierliche Verbesserungsprozesse verknüpft das System gleichzeitig Bild- und Prozessdaten miteinander und optimiert seine Einstellungen mit Hilfe von intelligenten Datenanalysen. Es greift nur dann in den Produktionsprozess ein, wenn eine kritische Abweichung vorliegt. Damit sorgt Visual Die Protection für eine höhere Prozesssicherheit von Produktionsanlagen, verhindert Werkzeugschäden, erhöht die Anlagenverfügbarkeit und sichert die Lieferfähigkeit der Anwender.

Kamera

Vier Neuheiten aus der Kameratechnik

Die angespannte Wirtschaftslage und unsicheren Entwicklungsprognosen halten einige Unternehmen von größeren Investitionen in ihre Digitalisierung bzw. vom Weg zur smarten Fabrik ab. Doch gerade eine schwankende Nachfrage, Lieferketten-Probleme oder wachsender Fachkräftemangel erfordern neue Wege in der Fertigung. In der Fabrikautomatisierung steckt die Chance, auf erschwerte Marktbedingungen flexibler reagieren zu können und zugleich eine gleichbleibend hohe Produktionsqualität und Effizienz sicherzustellen. Unternehmen, für die der Sprung zur durchgängigen Digitalisierung und Automatisierung zu groß ist, können oft bereits mit Insellösungen – mit Hilfe von Schlüsseltechnologien und KI – wichtige Fortschritte erzielen.

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