KI und Optometron lösen komplexe BV-Aufgaben mit dem Komplettsystem aus der Software VIS-VISION, dem Modul Deep Learning und der Makro-Station.

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VIS-VISION prüft mit KI ungeordnete Objekte extrem schnell

Zum Launch des neuen Olympus LEXT OLS5100 Laser-Scanning-Mikroskops wurde dieses englische Whitepaper entwickelt.

Rauheitsmessgeräte

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Mikroskope

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Dickenmessgeräte

Geometrische Messtechnik

Kostenfreies Whitepaper „Introduction to Surface Roughness Measurement”

Die Triebfeder für den Einsatz von Bildverarbeitungssystemen ist der Trend zu einem immer höheren Qualitätsniveau mit möglichst niedrigen Ausfall- und Reklamationsraten. Gegenüber der manuellen Prüfung haben Systeme mit automatischer Bildverarbeitung den Vorteil, dass sie schnell, berührungslos und mit hoher Wiederholgenauigkeit dokumentierte Gut-Schlecht-Aussagen treffen können.

Aspekte zur Wirtschaftlichkeit der Industriellen Bildverarbeitung

Industrielle Bildverarbeitung

Messen und Prüfen

Bildsensoren

Ein Flugzeughersteller muss 170 verschiedene, vergleichsweise große Teile auf jeweils bis zu sieben Merkmale überprüfen. Diese Herausforderung löst ein intelligentes Bildverarbeitungssystem. Was vorher viele Stunden dauerte und entsprechenden Personaleinsatz erforderte, ist mit dem System in erheblich kürzerer Zeit möglich.  

Bildverarbeitungssystem für Innenverkleidungsteile 

Große Teile schnell geprüft 

Bauteile, die inspiziert werden sollen, müssen mit der erforderlichen Detailgenauigkeit abgebildet werden. Das erfordert in der industriellen Bildverarbeitung den Einsatz von Systemen mit ultrahoher Auflösung. Dafür gibt es eine Reihe unterschiedlicher Ansätze.  

Bildverarbeitungssysteme mit ultrahoher Auflösung 

Unterschiedliche Ansätze 

Nikon Metrology entwickelt, produziert und vertreibt eine umfangreiche Produktpalette an messtechnischen Lösungen: von stationären, traditionellen 3D-Koordinatenmessmaschinen und mobilen Messarmen mit taktilen und optischen Sensoren bis zu industriellen Mikroskopen, Rasterelektronenmikroskopen, Videomesssystemen, Messmikroskopen und Profilprojektoren sowie Röntgen- und CT Systeme.

Nikon Metrology GmbH  

https://www.nikonmetrology.com

Auswerte- und Analysesoftware

Software

Bildverarbeitung, Machine Vision

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Feintaster / Mikrotaster

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Kameras, intelligente

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Lohn-Koordinatenmessung

Lohnmessung

Dienstleistungen

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Messgeräte für Länge, Weg, Abstand

Mess-Systeme Charakter von Laser

Mess-Systeme Charakter von Optik

Messtechniksoftware

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Mobile Koordinatenmesstechnik

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Profilprojektoren

Röntgenprüfgeräte

Rundlaufprüfgeräte, Rundheit

Sensoren,  optische

Software für Optische Messtechnik

Zahnradmessgeräte

2D/3D-Koordinatenmessgeräte

2D/3D-Messtechnik

Unsichtbare Merkmale aus fluoreszierenden Stoffen spielen bei der anspruchsvollen Herstellung von Pässen zunehmend eine Rolle. Ein Passmaschinenhersteller entwickelte ein Bildverarbeitungssystem mit LED-UV-Beleuchtungen und "lernfähigen" optischen Lesern, das diese Merkmale im schnellen Produktionsdurchlauf zuverlässig erfasst und kontrolliert. 

Blitzschnell kontrolliert 

Welche Kamera ist die beste? Das große Angebot an Bildsensoren und Kameras erschwert diese Entscheidung, ebenso wie die Vielfalt an unterschiedlichen Anforderungen und Anwendungen.

So erleichtert der EMVA-Standard 1288 die Wahl der richtigen Kamera

Normen / Standards

Recht allgemein / sonst.

Durchblick im Bildsensor-Dschungel

Zu den relevantesten Anwendungen von KI für die Industrie 4.0 zählt die Automatisierung von Prozessen. IconPro zeigt eine KI-basierte Bilderkennung für die zuverlässige Anwendung maschinellen Sehens.

Wie KI bei der Erkennung von Schweißpunkten hilft

Künstliche Intelligenz  für robuste Bildverarbeitung

Für den Einsatz in rauen Umgebungen bietet Matrix Vision, Oppenweiler, mit der Option IP67C eine zusätzliche, kostengünstige und wasserdichte Variante der mvBlueCOUGAR-X Industriekamera an.

Industrielle Messtechnik

Optische Mess- und Prüfverfahren

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Wasserdichte Variante

Wann immer sich in der Bildverarbeitung die Aufgabe stellt, zwei oder mehr Bilder mit ähnlichem Inhalt aneinander auszurichten, etwa um sie miteinander vergleichen zu können oder die enthaltene Information zu kombinieren, kommen Matching- bzw. Registrierungsverfahren zum Einsatz.

Intensitätsbasierte Bildregistrierung in der industriellen Bildverarbeitung

Für die Funktionalität und Ästhetik von technischen Objekten spielen Oberflächen eine wesentliche Rolle. Dementsprechend ist die optische Oberflächeninspektion als berührungs- und zerstörungsfreie Prüfmethode eine zentrale Komponente der Qualitätsprüfung

Optische Inspektion von technischen Oberflächen

Künstliche Intelligenz (KI) hat in den vergangenen Jahren insbesondere in der Bildverarbeitung ihr hohes Potenzial gezeigt. Allgemein bekannt sind hier vor allem Klassifizierungsaufgaben, wie beispielsweise die Unterscheidung zwischen Hunde- und Katzenbildern [Golle 2008]. Im industriellen Umfeld findet man Klassifizierungsaufgaben insbesondere in der Qualitätssicherung (QS).

KI-basierte Bildverarbeitung in der Qualitätssicherung

Auf dem Vormarsch

Die Normen der American Standards Association (ASA) sind ein Relikt aus Zeiten des Negativ- und Dia-Films. Sie beschreibendie einstellbare Empfindlichkeit bei digitalen Fotoapparaten und die maximale Empfindlichkeit bei Hochgeschwindigkeitskameras. Beide Angabenführen den Nutzer in die Irre. 

ASA-Werte zur Beschreibung der Empfindlichkeit irreführend 

Retrospektives Vermächtnis 
aus der Filmzeit 

Matrix Vision, Oppenweiler, hat das Sensor-Portfolio der Dual-­GigE mvBlueCougar-XD um drei neue EXview-HAD-II-CCD-Sensoren aus dem Hause Sony erweitert. Den Anfang macht das Modell XD124a mit dem 2/3“-Sensor ICX  674.  Der Sensor verspricht mit 2,8 Megapixeln und 60 Bildern pro Sekunde in der Full-HD-Auflösung hohe Geschwindigkeit und hohe Bildqualität. Das Modell XD126 ist mit dem EXview-HAD-II-Sensor ICX  694 ausgestattet. Der 1“-Standard bietet bei einer Auflösung von 6,1 Megapixeln eine Bildrate von über 25 Bildern pro Sekunde bei geringem Smear. Der 1“-Sensor ICX 814 soll mit einer Auflösung von 9,3 Megapixeln im Modell XD129 bei voller AOI 18 Bilder pro Sekunde erreichen. Die Kameras verfügen über zwei Gigabit-Ethernet-Schnittstellen für Applikationen mit hoher Auflösung bei gleichzeitig hohen Frameraten. Die Kameras sind laut Hersteller Lösungen mit einem großen Bildspeicher von 256  MByte (zusätzlich 64  MByte Resend-Buffer), 14  bit ADC-Auflösung (CCD) und smarten digitalen Ein- und Ausgängen. Neben den CCD-Sensoren ist die Kamerafamilie mit den Sensoren CMV300 (648 x 488), CMV2000 (2048  x  1088) und CMV4000 (2048  x 2048) von CMOSIS erhältlich. Die Kamerafamilie soll kompatibel zu den Standards GenICam und GigE Vision 2.0 sein. Treiber gibt es sowohl für Linux als auch für Windows. Ferner unterstützt die Kamera laut Hersteller alle Bildverarbeitungsbibliotheken von Drittanbietern, welche kompatibel zu GigE Vision 2.0 sind. 
Matrix Vision GmbH www.matrix-vision.de 

Großer Bildspeicher 

Dual-GigE Kamera mvBlueCougar-XD 

Intelligentes Mehrkamerasystem zur Kontrolle von Impfstoff-Flaschen

Impfstoff-Flaschen in medizinischer Qualität aus dem Spezialglas Borosilikat unterliegen besonders hohen Qualitätsstandards. Deren Einhaltung kontrollieren während der Fertigung automatische Prüfsysteme, die unter anderem aus Hochleistungskameras bestehen. Diese inspizieren Maße und Oberflächen der Impfstofflaschen.

Impfstoff-Flaschen in medizinischer Qualität aus dem Spezialglas Borosilikat unterliegen besonders hohen Qualitätsstandards. Deren Einhaltung kontrollieren während der Fertigung automatische Prüfsysteme, die unter anderem aus Hochleistungskameras bestehen.

Ein entscheidender Faktor für die Lieferung der Milliarden von Impfstoffdosen sind Glasfläschchen. Etwa 50 Milliarden werden davon weltweit jährlich hergestellt. Nun fahren die Produzenten der Fläschchen ihre Produktion massiv hoch, um nicht zum sprichwörtlichen Flaschenhals der Lieferkette zu werden.

Impfstoff-Fläschchen in medizinischer Qualität sind jedoch keine Standard-Glasröhren. Ob Rollrandflaschen, Gewindeflaschen oder Ampullen, sie alle werden aus dem Spezialglas Borosilikat gefertigt und erfordern maßgeschneiderte Produktionslinien. Jede Wechselwirkung zwischen dem Behälter und der darin befindlichen Flüssigkeit muss verhindert werden, da jede chemische Interferenz den Impfstoff beeinträchtigen könnte. Jeder noch so kleine Kratzer, Riss oder Sprung kann darüber hinaus eine ganze Charge unbrauchbar machen, bereits während des Abfüllprozesses die Anlage verunreinigen oder gar zum Maschinenstillstand führen.

Die Anforderungen an Hersteller sind daher enorm. Es geht nicht nur um die schnelle Produktion großer Mengen, sondern auch um die Einhaltung besonders hoher Qualitätsstandards. Ein kostengünstiges, schnell integrierbares und verlässliches System zur Inspektion von Impfstofffläschchen kommt aus Bad Königshofen. Die Isotronic GmbH hat das automatische Röhrenglas-Prüfsystem VialChecker entwickelt. Als Bildverarbeitungskomponenten zur Maß- und Oberflächeninspektion kommen dabei Industriekameras aus der Kamerafamilie uEye CP von IDS Imaging Development Systems GmbH, Obersulm, zum Einsatz.

Impfstoff-Fläschchen fassen meist zwischen 2 ml und 100 ml Flüssigkeit und sind im Durchschnitt 45 mm hoch und 11,5 mm breit. Hersteller verwenden hierfür Borosilikatglas, um die Impfstoffe während der Lagerung und des Transports in dem obligatorischen stabilen Zustand zu halten – auch bei extremen Temperaturen.

Erforderlich ist eine sehr schnelle Qualitätskontrolle mit hoher Verlässlichkeit in der Fehlererkennung. Wie kann das funktionieren?

Dafür werden Hochleistungskameras eingesetzt, die über hochauflösende Sensoren verfügen und hohe Frameraten ermöglichen. Die GigE-Industriekameras aus der uEye CP-Kamerafamilie werden mit industrietauglichen Touchscreen-Monitoren und Schaltschrank kombiniert und an das jeweilige Produktionssystem sowie eine intelligente Software angeschlossen.

Das All-in-One-Prüfsystem VialChecker zur automatischen Dimensions- und Oberflächeninspektion von Impfstofffläschchen ist in zwei Varianten verfügbar. Die Einhaltung der Maße kontrolliert der VialChecker Geometrie, während der  VialChecker Cosmetic die Oberfläche jeder einzelnen Flasche überprüft. Letzterer kann wahlweise als Teil der Geometrieprüfung eingesetzt werden oder als separates System anspruchsvollere Aufgaben übernehmen.

Der VialChecker Geometrie beinhaltet mehr als 50 Maßprüfungen und übernimmt sowohl Prüfungen für Standard-, als auch für Nicht-Standard Röhrenglasprodukte mit einer Messgenauigkeit von bis zu 0,01 Millimetern, so der Hersteller. Mängel wie Risse, Kratzer, Absplitterungen, Einschlüsse oder Flecken hingegen werden vom VialChecker Cosmetic mit einer Genauigkeit von 0,1 Quadratmillimetern erfasst. Die intelligente Software ermöglicht eine genaue Fehlerbeschreibungsanalyse und Klassifizierung,

Die Prüfung erfolgt an verschiedenen Stellen des Herstellungsprozesses, zum Beispiel direkt nach der Formung der Flaschen oder kurz vor der Verpackung. Ein System unterstützt dabei in der Regel zwischen drei und acht Kameras, sodass entlang der Produktionslinie verschiedene Messstationen integriert werden können.

„Je nach Kundenanforderung wird das System mit entsprechenden Sensoren beziehungsweise Kameras spezifiziert oder ergänzt, zum Beispiel zur Messung der Glasdicke“, erklärt Valentin Mayer-Eichberger, Chief Operating Officer bei Isotronic. „Die Kameras beobachten beispielsweise das seitlich rotierende Röhrenglas oder den Glasboden und liefern hochauflösende Bilder.“ Sie erfassen mindestens 20 Bilder pro Rotation, damit kann der VialChecker bis zu 120 Fläschchen pro Minute mit einer sehr hohen Genauigkeit kontrollieren. Diese liegt bei bis zu 0,01 Millimetern für Dimensionsprüfungen. Auch Kosmetikfehler mit einer Mindestseitenlänge von 0,1 mm werden zuverlässig erkannt.

Neben der Echtzeit-Verarbeitung mit niedriger Latenzzeit erfolgt eine detaillierte Protokollierung des Systembetriebs. Die Software stellt dabei sicher, dass die Produkte innerhalb der geometrischen Produktspezifikation liegen und fehlerfrei sind.

Je nach Anforderung und Prüfaufgabe werden für die Messstation unterschiedliche Kameramodelle benötigt. Aktuell greift Isotronic vor allem auf die IDS-Kamerafamilie GigE uEye CP zurück. Die Modelle bieten maximale Funktionalität mit umfangreicher Pixelvorverarbeitung und eignen sich dank des internen 120 MB Bildspeichers zum Zwischenspeichern von Bildsequenzen für Multikamerasysteme wie den VialChecker. Die Kameras liefern Daten in voller GigE-Geschwindigkeit und ermöglichen dank Power-over-Ethernet den Einkabel-Betrieb bis zu 100 Meter.

Eines der bevorzugten Kameramodelle ist die UI-5250CP-M-GL mit einem 2 Megapixel CMOS-Sensor, einem der empfindlichsten Sensoren im Portfolio des Kameraherstellers. Der Sensor ist in den zwei Versionen Mono- und Color verfügbar und zeichnet sich laut Hersteller durch herausragende Lichtempfindlichkeit aus.

Darüber hinaus bietet er verschiedene umschaltbare Shutter-Modi, die die abbildungsgetreue Erfassung bewegter Motive oder die besonders rauschfreie Aufnahme von hohen Kontrasten ermöglichen. „Dies ist besonders wichtig für die schnelle, zuverlässige Erkennung von Mängeln an der Glasoberfläche“, erklärt Valentin Mayer-Eichberger die Wahl der uEye+-Kamera aus dem Hause IDS. Durch bis zu vier Areas of Interest können entweder mehrere Merkmale gleichzeitig überprüft oder die AOIs in einer Belichtungsreihe mit unterschiedlichen Parametern erfasst werden.

Damit ist dieses kleine Kraftpaket mit einer Framerate von 52 fps prädestiniert für die unterschiedlichen Prüfaufgaben entlang der Produktionslinie. „Das System ermöglicht Hochgeschwindigkeitsverarbeitung, es schafft bis zu 120 Zyklen pro Minute“, unterstreicht Valentin Mayer-Eichberger. Neben der Performance der Kameras spielen jedoch weitere Faktoren eine Rolle: „Wir schätzen die Einheitlichkeit und Haltbarkeit der IDS-Kameras und den Service“, begründet Gregor Fabritius, Geschäftsführer von Isotronic, die historisch gewachsene, langjährige Beziehung zu IDS.

Die Kameras sind direkt mit C++ an das Produktionssystem angebunden. Ein speziell bei Isotronic entwickelter Softwarealgorithmus erkennt Fehler und gibt die Fehlermeldung über den Monitor aus. „Wir haben nicht nur ein Messsystem, das Gut/Schlecht mitteilt, sondern auch die Ergebnisse von jedem Produkt mitschreibt und über die Zeit Statistiken anzeigt“,sagt  Valentin Mayer-Eichberger.

Die Isotronic-Software verfügt über eine intuitive, benutzerfreundliche Oberfläche, die auf die Bedürfnisse der Kunden abgestimmt entwickelt wurde. Außerdem ist der VialChecker optimiert für den Fernsupport mit kontinuierlichen Updates und Softwareverbesserungen. Valentin Mayer Eichberger ist überzeugt: „Das ist die Grundlage für ein dynamisches, nachhaltiges System. Wir setzen maschinelles Lernen für anspruchsvolle Aufgaben wie die Fehlerklassifizierung ein.“ Möglich seien beispielsweise eine Analyse der Fehlerhäufigkeit über die Zeit sowie die Überwachung des Werkzeugverschleißes und Alarmierung.

Am Ende der Produktion werden Charts pro Merkmal berechnet und für die Abnahme des Messsystems Zertifikate zur Genauigkeit der Messungen erstellt.

IDS Imaging Development Systems GmbH 

https://www.ids-imaging.de

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FB_IDS Imaging - Hauptartikel

Silke von Gemmingen ist Redakteurin  Unternehmenskommunikation bei der  IDS Imaging Development Systems GmbH in Obersulm.

IDS Imaging Development  Systems GmbH T 07134 96196–0  <a href="mailto:es.gemmingen@ids-imaging.de">es.gemmingen@ids-imaging.de</a> <a href="http://www.ids-imaging.de">www.ids-imaging.de</a>