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Industrielle Automation 6/2016

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Industrielle Automation 6/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Qualität ist das A und O Machine Vision optimiert hochautomatisierte Prozesse im Rahmen der Fehlerinspektion und Lagebestimmung Johannes Hiltner In Fertigungsprozessen, in denen Objekte mit komplexen Texturen präzise inspiziert sowie fehlerhafte Produkte verlässlich identifiziert und aussortiert werden müssen, spielt die industrielle Bildverarbeitung eine wichtige Rolle. Dank der oberflächenbasierten 3D-Matching-Technologien werden darüber hinaus die Prozesse der Robotik optimiert. So können Industrieroboter Objekte exakt lokalisieren und sicher greifen. Johannes Hiltner ist Product Manager Halcon bei der MVTec Software GmbH in München Die Rolle der industriellen Bildverarbeitung (Machine Vision) gewinnt im Rahmen von hochautomatisierten Industrie-4.0- und Smart-Factory-Szenarien zunehmend an Bedeutung. Machine Vision fungiert quasi als „Auge der Fertigung“ und überwacht mithilfe von Bildeinzugsgeräten wie etwa hochauflösenden Kameras die Produktionsprozesse. Die dabei erzeugten digitalen Bildinformationen werden mit einer Machine-Vision-Software verarbeitet und stehen für die Optimierung und Automatisierung der Fertigungsabläufe zur Verfügung. Davon profitieren branchenübergreifend auch weitere Glieder der industriellen Wertschöpfungskette wie die Qualitätssicherung und die Logistik. Gegenüber anderen Identifikationsmethoden punktet Machine Vision dabei mit besonders hohen Erkennungsraten und sehr schnellen Verarbeitungszyklen. Oberflächen-Strukturen erkennen und klassifizieren Die Identifikation von Oberflächendefekten ist eines der wichtigsten Anwendungsgebiete der industriellen Bildverarbeitung. Ziel ist es, den Gegenstand nicht nur zweifelsfrei zu erkennen, sondern auch dessen korrekte Beschaffenheit zu überprüfen. Entspricht die Oberfläche dem Sollzustand oder machen Fertigungsfehler das Produkt für die Auslieferung oder Weiterverarbeitung unbrauchbar? In letzterem Fall erkennen Machine-Vision-Funktionen das fehlerhafte Teil. So kann es aussortiert werden, bevor es in nachge lagerte Prozesse gelangt. Dank der hohen Geschwindigkeit der Bildverarbeitung lassen sich hierbei große Produktserien schnell und automatisiert inspizieren. Das Verfahren ist in zahlreichen Fertigungsbranchen einsetzbar, z. B. in der Automobilindustrie, dem Maschinenbau oder der Medizintechnik. Durch die verlässliche Fehlerinspektion wird die Produktion beschleunigt und die Qualität gesichert. Besonders schwierig zu erkennen sind Objekte mit komplexen Oberflächen wie etwa Texturen. Diese zeichnen sich meist durch viele unterschiedliche Ausprägungen oder Muster in der Struktur aus und können in Farbe sowie Helligkeit schwanken. Werkstoffe mit Texturen sind bspw. Holz oder holzähnliche Materialien wie Laminate und Furniere. Auch metallische Oberflächen oder Fliesen sowie textile Stoffe wie Kleidungsstücke, Teppiche oder Leder zählen dazu. Innovative Machine-Vision-Systeme können diese Oberflächen-Strukturen scan ­ nen und klassifizieren. Dabei können die Objekte in unterschiedliche Produktklassen eingeteilt werden, z. B. in bestimmte Holzarten. Zudem ist eine Unterscheidung in verschiedene Fehlerklassen möglich. Dabei lässt sich differenzieren, ob etwa das Produkt – beispielsweise eine Edelholzblende für das Armaturenbrett eines Pkw – wegen eines kaum sichtbaren Texturfehlers zu einem geringeren Preis an den OEM verkauft werden kann oder ob die Ware als Ausschuss klassifiziert werden muss. Defekte und Objekt-Position zuverlässig identifizieren Erkannt werden u. a. auch kleinste Unebenheiten in Bodenbelägen oder Teppich- Webfehler, die mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar sind. In Halcon 13 etwa, der aktuellen Version der Bildverarbeitungs- Software von MVTec, sind besonders praktikable Funktionen hierfür inte griert: Durch einen Vergleich mit nur ein bis zwei Beispielbildern lassen sich fehlerhafte Abweichungen identifizieren. So können mit 34 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK wenigen Parametern viele unterschiedliche Defekte sicher gefunden werden. Der gesamte Prozess der Oberflächeninspektion vereinfacht sich dadurch erheblich. Zudem lassen sich mit 3D-basierten Bildverarbeitungsverfahren auch Materialfehler erkennen, die über die glatte Oberfläche von Objekten hinausragen – wie etwa eingeschlossene Luftblasen oder Staubpartikel. Durch Belichtungen aus unterschiedlichen Perspektiven und entsprechende Schattenbildung wird jede auch noch so kleine Unebenheit entdeckt. Moderne Machine-Vision-Systeme ermöglichen nicht nur die Identifikation und Inspektion von Gegenständen, sondern auch deren präzise Lagebestimmung im 3D-Raum. Hierbei können Musterbilder sowie CAD-Daten von Bauteilen verwendet werden, um Kanten und Rundungen zu erkennen und dadurch die exakte Position des Objektes im Raum zu bestimmen. Dies lässt sich auch für „Bin Picking“-Applikationen nutzen. Dabei greift ein Roboter in einem Montageprozess gezielt nach einem bestimmten Gegenstand. Bei der Montage von Lichtschaltern oder Steckdosen etwa können Roboter die entsprechenden Einzelteile oder Baugruppen erkennen, greifen und zusammenfügen. Im Rahmen dieses Szenarios ist es auch möglich, dass Menschen Hand in Hand mit humanoiden Robotern zusammenarbeiten und sich das Objekt gegenseitig reichen. 3D-basierte Bildverarbeitungsverfahren können hierfür die Sicherheit erhöhen, indem sie dazu beitragen, Kollisionen zwischen Menschen und Robotern zu verhindern. 01 Durch einen Vergleich mit Beispielbildern erkennt die Software Defekte in Textur-Oberflächen 02 Die Bildverarbeitungs-Software legt die Position von Objekten im dreidimensionalen Raum fest www.mvtec.com 03 Humanoide Roboter bestimmen den Fertigungsalltag in den Fabriken der Zukunft Bestellen Sie bequem in unserem Online-Shop: www.fuehlersysteme.de Jetzt kostenlose Eintrittskarte anfordern! ( +49 911 37322-0 Messeneuheiten 2016 Multifunktionaler Luftqualitätsfühler für CO 2 , Mischgas VOC, Feuchte, Temperatur und Luftdruck Entdecken Sie unsere Produktinnovationen auf der 22.11-24.11.2016 Halle 4A, Stand 425 in Nürnberg grafisches 4 Zoll Display Gehäuse mit Klappscharnier für schnelles Öffnen und Schließen autom. / manuelle Nullpunktkalibrierung Auswahl atmosphärischer / barometrischer Luftdruck luftdruckkompensierte CO 2 -Messung Analogausgang 0-10 V, 4-20 mA Alarmausgang / Wechselkontakt 3CO 2 -Messbereiche 4Temperaturmessbereiche 4Feuchtemessgrößen - rel. Feuchte % - absl. Feuchte g/m³ - Mischungsverhältnis g/kg - Taupunkt °C per DIP-Schalter frei wählbar FuehlerSysteme eNET International GmbH | Röthensteig 11 | 90408 Nürnberg | Tel +49 911 37322-0 | Fax +49 911 37322-111 FuehlerSysteme.indd 1 20.10.2016 11:28:09 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2016 35