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22.10.2015

3D Scene Flow in Version 12 der Machine-Vision-Software Halcon, MVTec

Produktionsprozesse sicher gestalten

3D Scene Flow in Version 12 der Machine-Vision-Software Halcon (Foto: MVTec)

3D Scene Flow in Version 12 der Machine-Vision-Software Halcon (Foto: MVTec)

Verfahren der industriellen Bildverarbeitung (Machine Vision) unterstützen automatisierte Prozesse in verschiedenen Industriebranchen. Eine 3D-basierte Machine-Vision-Technologie von MVTec, München, ermöglicht nun eine exaktere Lokalisierung von Objekten und deren Bewegungsrichtung im Raum. Damit kann nach Firmenangaben die Position von Objekten und deren Bewegungsrichtung im dreidimensionalen Raum ermittelt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten der Interaktion zwischen Mensch und Maschine in automatisierten Produktions- und Qualitätssicherungsprozessen.

Fehlerhaft gefertigte Produkte lassen sich mittels bildverarbeitender Verfahren sicher identifizieren und vor der Weiterverarbeitung oder Auslieferung zuverlässig aussortieren. Gegenüber anderen – beispielsweise physikalischen – Prüfmethoden oder gar händischer Kontrolle punktet Machine Vision durch überzeugende Vorteile: Die Technologie ist sehr zuverlässig und erkennt anhand von ausgeklügelten Algorithmen so gut wie jeden optisch sichtbaren Mangel. Zudem arbeitet das Verfahren extrem schnell. So lassen sich große Stückzahlen rasch und völlig automatisiert kontrollieren.

Objekterkennung anhand von Vergleichsbildern

Wie funktioniert nun die Technologie? Eine Bildverarbeitungs-Software wertet die mit einer Kamera aufgenommenen Bildinformationen aus und vergleicht diese mit Daten, die in einer Bibliothek hinterlegt sind. Dadurch werden bestimmte Muster erkannt, wodurch sich Rückschlüsse auf spezielle optische Merkmale und die Identität des zu prüfenden Objekts ziehen lassen.

Feststellen lässt sich nicht nur die Art eines Gegenstands oder ein fehlerhaftes Abweichen, sondern auch, in welcher Position er sich befindet. So können beispielsweise die richtige Lage und das Alignment von Bauteilen während des Bearbeitungsprozesses gewährleistet werden. Allerdings war dieser Erkennungsprozess bisher nur im zweidimensionalen Raum möglich. Dabei wurden ausschließlich von einer einzigen Kamera aufgenommene 2D-Bilddaten verarbeitet. Eine dreidimensionale, räumliche Einordnung der Gegenstände und die Erkennung komplexerer Bewegungsabläufe waren bisher mit Standardsoftware nicht möglich. Dies hat die Einsatzmöglichkeiten der Technologie im industriellen Produktionsumfeld bisher stark eingeschränkt.

Die neue Methode ist nun in der Lage, auch mit dreidimensionalen Daten zu arbeiten: 3D Scene Flow nutzt einen sogenannten Mehrbild-Kameraaufbau. Installiert werden hierbei zwei oder mehr Kameras, die Bildinformationen aus unterschiedlichen Perspektiven aufnehmen. Dabei hat jeder Bildpunkt eine X-, Y- und eine Z-Koordinate. Durch eine Abfolge von mehreren Bildern lassen sich nun Gegenstände oder Personen, die sich im dreidimensionalen Raum bewegen, verfolgen und exakt lokalisieren. Dabei wird nicht nur die genaue Lage der Dinge erkannt, sondern auch deren Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit im Raum. 3D Scene Flow ist in der neuen Version 12 der Machine-Vision-Software Halcon enthalten. Damit sind nun laut Hersteller erstmals 3D-kompatible Algorithmen zur Auswertung von Bildsequenzen in einem Standardsoftwarepaket erhältlich.

Sichere und effiziente Produktionsprozesse

Mit dieser neuen Technologie lassen sich automatisierte Produktionsprozesse nach Herstellerangaben sicherer und effizienter gestalten. Dies kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn Maschinen und Menschen zusammenarbeiten. Ein Beispiel: Roboter agieren typischerweise in eingezäunten Fertigungszellen. Betritt eine Person diesen Bereich, wird der Roboter automatisch gestoppt, die Produktionsabläufe werden unterbrochen, was hohe Kosten nach sich zieht. Abhilfe schafft hier 3D Scene Flow: Dabei überwachen mehrere Kameras den Arbeitsbereich des Roboters. Kommt ein Mitarbeiter in die Nähe, erkennt die Machine-Vision-Software durch die Sequenz mehrerer Bilder präzise, wo sich die Person genau befindet und in welche Richtung sie sich bewegt. Der Roboter stoppt nur, wenn sich die Bahnen von Mensch und Maschine unmittelbar kreuzen und eine Kollision unausweichlich würde. Möglich wird damit quasi eine ganz neue Dimension der Interaktion zwischen Mensch und Maschine.

Auch in der Logistikbranche, wo autonome Gabelstapler für die Beförderung von Produkten zum Einsatz kommen, findet die Technologie Verwendung. Werden nun an den Regalen und den Fahrwegen Kameras installiert, lassen sich Bildinformationen aufnehmen, mit deren Hilfe die Bewegungsrichtung von selbstfahrenden Gabelstaplern und Personen ermittelt werden kann. So kann das System dazu beitragen, dass sich die Fahrzeuge kollisionsfrei durch die Lager bewegen.

MVTec Software GmbH
www.mvtec.com

Unternehmensinformation

MVTec Software GmbH

Arnulfstraße 205
DE 80634 München
Tel.: 089 457695-0
Fax: 089 457695-55

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