Technologien -- Machine Vision
“Machine Vision ist die Verwendung von Vorrichtungen zur optischen, berührungslosen Wahrnehmung , um ein Bild einer wahren Szene automatisch zu empfangen und zu interpretieren, um Informationen zu erhalten und/oder Maschinen oder Prozesse zu steuern”
Von der Society of Manufacturing Engineers (SME, Berufsverband für die Ausbildung und Weiterentwicklung der Fertigungsindustrie in Nordamerika)
Machine Vision (auf Deutsch auch „Maschinelles Sehen“ oder „Bildverstehen“) bietet viele starke und wirkungsvolle Lösungen für die berührungslose Überprüfung einer großen Bandbreite an Produkten und Prozessen. Sichtprüfungen werden meistens von menschlichen Bedienern durchgeführt, da dadurch Flexibilität gegeben ist. Die Nachteile von Sichtprüfungen durch Menschen sind bekannt. Das menschliche Auge kann keine Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit garantieren und ist langsamer als eine maschinelle Prüfung, wenn es um langwierige und sich wiederholende Aufgaben geht. Daher ist maschinelles Sehen von wesentlicher Bedeutung für die Qualität der Produktion. Es bietet Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit bei verschiedenen Prüfprozessen, ist schnell und objektiv und überwindet die menschlichen Grenzen.
Machine Vision bedeutet in seiner Hauptdefinition die Fähigkeit eines Computers, zu „sehen“. Es kann als die Wissenschaft definiert werden, die darauf abzielt, Maschinen mit grundlegenden Sinnen auszustatten, um die Welt zu sehen, wie es Menschen tun. Maschinelles Sehen konzentriert sich auf die automatische Erfassung und Analyse von Informationen aus mehreren Bildern. Dabei handelt es sich nicht um eine einzelne Technologie, sondern eher um eine Kombination aus verschiedenen Hardware- und Software-Elementen aus unterschiedlichen Bereichen: Elektromagnetismus, Halbleiterindustrie, Robotik, Informationstheorie und künstliche Intelligenz.
Ein Machine-Vision-System besteht aus vier Hauptkomponenten:
- Erfassungseinheit (Sensoren und Beleuchtung)
- Handlingeinheit
- Synchronisierungseinheit
- Bildverarbeitungseinheit
Bei Marposs werden modernste Sensoren und Beleuchtungssysteme eingesetzt, um jedes Mal eine höhere Bildqualität zu erreichen. Das kann auch bedeuten, dass außerhalb des sichtbaren Spektrums gearbeitet wird (z.B. mit Infrarot oder Ultraviolett), wenn es für besonders anspruchsvolle Anwendungen erforderlich ist.
Flexible Handlingeinheiten werden genutzt, um jeden Bedarf zu erfüllen, einschließlich Werkstücke mit komplexer Geometrie, und dabei kurze Zykluszeit einzuhalten. Alle Vorrichtungen müssen aber perfekt synchronisiert sein, um eine schnelle, zuverlässige und wiederholbare Kontrolle zu erreichen. Die Bildverarbeitungseinheit (Image Processing Unit - IPM) beruht auf einer Multicore- und Multiprozessor-Architektur, damit zeitraubende Verarbeitungsprozesse parallel und in Echtzeit ausgeführt werden können. In der IPM werden Rohbilddaten in hochwertige Merkmale umgewandelt, um numerische Messungen zu berechnen oder Entscheidungen zur Prozesslenkung zu treffen.
Damit ein Machine-Vision-System so funktioniert, wie man es erwartet, muss es einige Entscheidungsregeln befolgen. Wenn sich diese Regeln ändern (z.B. aufgrund von Veränderungen im industriellen Prozess), muss sich auch das System verändern. Unter dieser Vorgabe nutzt Marposs moderne Maschinenlerntechniken, um menschliches Wissen in die Maschine zu „übertragen“ und ihr größere Flexibilität im Prüfprozess zu verleihen. Dementsprechend wird eine Zusammenarbeit zwischen dem menschlichen Supervisor und der Maschine etabliert, bei der menschliches Wissen und maschinelle Wiederholbarkeit zusammenwirken und Konsistenz schaffen.
Oberflächenprüfung für Kosmetik
Kosmetische Inspektionsmaschinen von Marposs sind mit flexiblen Beleuchtungssystemen, hoch auflösenden Kameras und Handlingeinrichtungen ausgestattet, mit denen neben Werkstücken auch Objekte effizient überprüft werden können. Diese Systeme sind dazu imstande, verschiedene Klassen von Defekten oder Mängeln auf der Oberfläche des jeweiligen Objekts zu erfassen und zu kategorisieren.
Das Komplizierteste an diesen Anwendungen ist die Konfiguration in Hinblick auf die Prüfregeln, die von dem Qualitätsgrad abhängen, der in dem geprüften Prozess erreicht werden soll. Marposs hat dieses Problem gemeistert, indem man sich auf erweiterte Systeme zur Mängelerfassung und zur Texturanalyse konzentrierte, die neuen Algorithmustechniken basieren. Dadurch ist es - unter Nutzung der Informationen und Rückmeldungen unserer Kunden - gelungen, ein System mit einfacher, schneller Konfiguration für verschiedene Arten von Inspektionen zu schaffen.
Überprüfung von Glasbehältern
Das Inspektionssystem für Glasbehälter von Marposs verwendet einen CCD-Sensor mit hoher Auflösung und telezentrische Objektive, gekoppelt mit einer gebündelten Lichtquelle zur Hintergrundbeleuchtung des Objekts. Beim Prüfprozess führt das Inspektionssystem für Glasbehälter Maß- und geometrische Kontrollen an Behältern verschiedener Größen, Formen und Farben durch.
Prüfung von Solarpanelen
Die Inspektionssysteme für Solarpanele bzw. Solarmodule von Marposs beinhalten die Kontrolle der Form von Parabolspiegeln in der Fertigungsumgebung. Dabei erfolgen neben der Überprüfung auch die Anpassung der gegenseitigen Ausrichtung zwischen linearen Parabolspiegeln und Empfängern bei der Installation und regelmäßige Wartungstätigkeiten. Das Arbeitsprinzip umfasst die Beleuchtung des Spiegels und seine Abtastung mit einer Kamera. Dadurch werden alle Abweichungen von der Form und der Ausrichtung gefunden.