Bildverarbeitungssysteme entwickeln sich zunehmend zu einem festen Bestandteil automatisierter, industrieller Fertigungen. Entschließt sich ein Unternehmen zum Einsatz eines Bildverarbeitungssystems, kann es Kosten sparen und die Leistungsfähigkeit der Produktion erhöhen. Dazu muss das gewählte System jedoch genau auf die Bedürfnisse der Applikation und die Prozesse des Unternehmens abgestimmt sein.
Patrick Menge ist Area Sales Manager DACH Machine Vision bei Datalogic Automation
In der produzierenden Industrie hat das Thema der industriellen Bildverarbeitung einen sehr hohen Stellenwert. Bildverarbeitungssysteme finden sich mittlerweile in allen Produktionsabschnitten. Durch eine 100-%-Prüfung spart ein Unternehmen Geld und erhöht die Qualität seiner Produkte. Ein gutes Qualitätsmanagement ermöglicht eine höhere Leistungsfähigkeit sowie Effizienz der Produktion. Neben der Überprüfung von Produkten helfen die intelligenten Kamerasysteme auch dabei, Produkte anhand von Codierungen nachzuverfolgen. Dies ist im Falle eines Rückrufs hilfreich, da nicht ganze Produktchargen, sondern gezielt einzelne Produkte zurückgerufen werden können. Die Nachverfolgung von Produkten, Bauteilen etc. erfolgt in der Regel über Barcodes, Datamatrix-Codes und Klarschrift.
Ein Bildverarbeitungssystem besteht immer aus Hard- und Software. Bei der Hardware wird zwischen Smart-Kameras und PC-basierenden Systemen unterschieden. Hinzu kommen noch Kameraobjektive und Beleuchtungen, die zu der Applikation passen. Auch bei der Bildverarbeitungsbibliothek gibt es Unterschiede. Verschiedene Programmiersprachen und unterschiedliche Softwarebibliotheken stellen häufig große Herausforderungen an die Mitarbeiter, die die Effizienz beeinträchtigen können. Mit Hilfe von leistungsstarken Parametriersoftware-Tools lassen sich schnell alle Arten von Applikationen lösen. Für komplexe High-End-Anwendungen kommen häufig Software-Tools, die in Hochsprachen wie C++ und C# programmiert werden müssen, zum Einsatz.
Randbedingungen und die Systemfrage
Bei der Umstellung auf die industrielle Bildverarbeitung gilt es, einige Aspekte zu beachten.
- Analyse der Produktionsbedingungen: Der sicherlich wichtigste Aspekt ist die Applikationsumgebung, in der die Bildverarbeitung zum Einsatz kommen soll. Es empfiehlt sich, stets auf die richtige Schutzklasse zu achten, damit die Kamerasysteme auch bei rauen Produktionsbedingungen zuverlässig ihre Leistung erbringen können. Die europäisch genormten Klassen für Gehäuse elektronischer Bauteile heißen „IP“ plus eine zweistellige Ziffer. Die erste Ziffer zeigt den Schutzgrad gegen Fremdkörper an, der von 1 (Durchmesser ab 50 mm) bis 6 (völlig staubdicht) reicht. Die zweite Ziffer gibt Auskunft über den Schutz gegen Wasser. Hier reicht die Skala von 1 (senkrecht fallendes Tropfwasser) bis 8 (dauerhaftes Untertauchen). Für Smart-Kameras, die in Produktionsumgebungen eingesetzt werden, sollte die Wahl stets auf ein IP67-Gehäuse fallen. Die entsprechenden Gehäuse verfügen auch über industrietaugliche Stecker. Das schützt die Kamera vor umherfliegendem Staub und gegen Spritzwasser. Es wird kein weiteres sperriges „Zusatzgehäuse“ für raue Umgebungen benötigt.
- Komplettsystem oder Einzelkomponenten? Vor dem Kauf eines Bildverarbeitungssystems ist eine Machbarkeitsanalyse sinnvoll. Hier entscheidet sich, ob der Einsatz einer Smart-Kamera oder doch besser ein PC-basierendes Bildverarbeitungssystem sinnvoll sind. Bei wechselnden Applikationen mit unterschiedlicher Komplexität ist der Einsatz von Bildverarbeitungssystemen hilfreich, bei denen Smart-Kamera und PC-basierendes System mit ein und derselben Bildverarbeitungsbibliothek parametriert werden können. Dies reduziert die Kosten bei der Inbetriebnahme und spart Personalkosten, da nicht mehrere Entwickler für unterschiedliche Softwareplattformen benötigt werden.
Datalogic bietet, dank des Impact-Softwaretools, eine Bildverarbeitungsbibliothek für beide Hardware-Varianten an, sowohl für Smart-Kameras als auch für PC-basierende Systeme. Mit Impact lassen sich Applikationen einfach parametrieren. Hochsprachenkenntnisse werden nicht benötigt. Somit können auch Mitarbeiter ohne großes technisches Vorwissen die Plattform bedienen. Weiterhin ermöglicht Impact eine einfache Anpassung der Applikation bei Änderungen oder neu zu überprüfenden Produkt- oder Qualitätsdetails. Per Drag & Drop lassen sich Prüfprogramme auf unterschiedliche Kamera-Typen und -Klassen übertragen.
Das Erstellen von grafischen Oberflächen ist bereits Teil von Impact, so dass keine weitere Software für die grafische Darstellung von Prozessen erworben werden muss. Des Weiteren lässt sich mit der Software die Applikation über die grafische Oberfläche optimieren. Eine erneute Parametrierung der Applikation bei neu hinzukommenden Produktmerkmalen ist somit nicht notwendig.
Die Impact-Bildverarbeitungsbibliothek verfügt über weitere Features, beispielsweise das Pattern Sorting Tool. Je mehr Muster bei einer Applikation überprüft und verglichen werden müssen, umso mehr Zeit benötigt die Auswertung im Hintergrund. Das führt dazu, dass die Effizienz des Prüfprozesses leidet. Bei großen Teilevarianten von mehreren Hundert oder sogar mehreren Tausend Mustern hilft das Pattern Sorting Tool, schnell das Gesuchte zu finden. Zur Auswertung benötigt der Algorithmus kaum mehr als 150 ms.
Lesen von 1D-/2D-Codes und Klarschrift
Als besonders wichtig hat sich in der industriellen Bildverarbeitung auch das Lesen von Codes und Klarschrift herausgestellt. Um gewisse Produktions-Daten eindeutig und schnell maschinenlesbar zu machen, sind verschiedene Industriezweige dazu übergegangen, neben einem Klarschriftaufdruck auch 1D- und 2D-Codes aufzubringen. Das Lesen von 1D-/2D-Codes ist wichtig für die Identifizierung von Produkten und die Überprüfung von Inhalten, besonders bei der Rückverfolgung von Produkten, die etwa allergene Stoffe enthalten oder gesundheitsbezogene Informationen auf der Verpackung benötigen. Die Investition stellt sich gerade bei der Produktintegrität und Patientensicherheit als besonders wertvoll dar.
Industrielle Bildverarbeitungssysteme kommen in unterschiedlichsten Bereichen der Industrie zum Einsatz, um effizientes Arbeiten zu ermöglichen. In der Automobilindustrie prüfen Hersteller beispielsweise die korrekte Position und Größe wichtiger Bohrungen des Motorblocks. Ein weiteres Beispiel ist die Ermittlung, ob nachfolgende Produktionsschritte, wie Gewindeschneiden oder die Bearbeitung von Oberflächen vollständig ausgeführt wurden. Diese frühzeitige Überprüfung und Erkennung fehlerhafter Teile schützt den Hersteller vor Mehrkosten. Die Bildverarbeitungs-Technologie findet ebenfalls Anwendung in der Elektronikbranche, bei der Inspektion von Leiterplatten oder der Bauteilerkennung. In der Lebensmittelindustrie überprüft das System den Backvorgang oder erkennt abweichende Füllstände bei der Getränkeabfüllung. mc
INFO & KONTAKT
Datalogic Automation S.r.l. Niederlassung Central Europe
Holzmaden
Tel. +49 7023/7453-100
Details zur industriellen Bildverarbeitung:
http://t1p.de/1p09
Kurzleitfaden
Diese Aspekte gilt es bei der Auswahl eines passenden Bildverarbeitungssystems zu beachten:
- Smart-Kamera oder PC-basierendes System
- Schutzklasse: Wo wird das System verbaut? Umgebungsbedingungen beachten
- Auswahl der richtigen Bildverarbeitungsbibliothek: Parametrierung oder Hochsprachenprogrammierung
- Toolumfang: Welche Bildverarbeitungswerkzeuge werden benötigt – Inspektion und/oder Identifikation?
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