Industrielle Bildverarbeitung

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Industrielle Bildverarbeitung

Software, Kameras, Grundlage der industriellen Bildverarbeitung ✓ Einsatzgebiete ✓ Funktionen ✓ Beleuchtungstypen
Letzter Autor: induux Team, . Zum Verlinken: https://wiki.induux.de/Industrielle_Bildverarbeitung

Die Industrielle Bildverarbeitung wird hauptsächlich für die visuelle Überwachung von Produktionsprozessen in der Industrie eingesetzt. Damit lassen sich automatisiert einzelne Teile und Schritte bei der Herstellung von Produkten überprüfen. Daher findet die industrielle Bildverarbeitung vor allem in der Qualitätskontrolle der Fertigung ihre Anwendung, aber auch zur Objekt- und Zeichenerkennung sowie zur Videoüberwachung. Aufgrund der eigenständigen, elektronischen Überwachung, zählt die industrielle Bildverarbeitung zur Automatisierungstechnik der Zukunft.
Synonym(e): Bildverarbeitungssysteme, universelle Bildverarbeitung



Die industrielle Bildverarbeitung umfasst Anwendungen, bei denen eine Kombination aus Software und Hardware Geräte durch Bilderfassung und -verarbeitung unterstützt. Zur industriellen Bildverarbeitung gehören neben einem Bearbeitungssystem bzw. einer Software auch technologische Komponenten wie Kamera, Belichtung, Zuführung und Rechner. Über die Kamera werden bei passender Belichtung statische oder bewegte Bilder aufgenommen und mit der Software auf dem Rechner verarbeitet. Es gibt verschiedene Kamerasysteme und Objektive für unterschiedliche Prüfaufgaben. Da in Echtzeit sehr große Datenmengen verarbeitet werden müssen, werden häufig spezielle Rechner von den Herstellern angeboten, sogenannte Embedded Computer. Der gesamte Prozess von Beleuchtung, optischer Abbildung, Speicherung, Übertragung und Digitale Transformation wird auch als Bildverarbeitungskette bezeichnet. Zu den Verarbeitungsschritten der Bilder gehören die Segmentierung, das Labeling und die Klassifizierung. Damit wird die Basis für die darauf folgende Auswertung geschaffen.

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal der technologischen Komponenten ist, dass sie sich an verschiedene Produkte und Prüfgeschwindigkeiten anpassen lassen. Um eine schnelle Bildübertragung zu erreichen, eignet sich die Schnittstelle Camera Link, welche von der Automated Imaging Association verwaltet wird. Industriekameras werden mit einem CL-Kabel mit dem Rechner verbunden, welcher wiederum mit einem CL-Framegrabber ausgestattet ist. Letzterer ist zum Digitalisieren der Videosignale geeignet.

Vision & Control: Industrielle Bildverarbeitung

Anwendungen industrieller Bildverarbeitung

Laut dem IFF Frauenhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung arbeiten Bildvearbeitungslösungen schnell und berührungslos. Sie werden in einer Vielzahl an Bereichen eingesetzt, wie der Prüftechnik, Montagekontrolle und immer mehr auch für die Prozessregelung. Die industrielle Bildverarbeitung ist beispielsweise in der Automobilindustrie und Pharma-Industrie nicht mehr wegzudenken. Typische Anwendungen und Einsatzfelder von Bildverarbeitungssystemen sind folgende:

Häufig finden Bildverarbeitungssysteme Verwendung an Maschinen, Anlagen und Geräten in der Fertigung bzw. Produktion. Ziel ist, die Produktqualität sicherzustellen.

Funktionen industrielle Bildverarbeitung

  • Positionsbestimmung, Verarbeitung von Positionsdaten
  • Messung und Prüfung Umfang und Oberfläche
  • Vollständigkeitsprüfung
  • Barcode- und Flächencodeerkennung
  • Zeichenerkennung
  • Qualitätssicherung und Fehlererkennung (z. B. zuverlässige Erkennung von Gussfehlern)
  • Prozessverfolgung

Kameras für die Bildverarbeitung

Aufgrund der unterschiedlichen Voraussetzungen für die Prüfungsverfahren von Waren gibt es verschiedene Typen von Kameras für industrielle Bildverarbeitungssysteme. Verwendete Kameraarten sind:

  • Flächenkamera
  • 3D-Kamera
  • Hochgeschwindigkeitskamera
  • Contact Image Sensoren
  • Zeilenkamera
  • Mobile NVR Systeme

Smart Cam

Die Smart-Kamera ist ein autonomes und intelligentes optisches System, das nicht nur Bilder aufnehmen kann, sondern auch anwendungsspezifische Informationen aus jenen Aufnahmen herausfiltern, verarbeiten und darauf basierend Entschlüsse treffen kann. Die Smart Cam verfügt über einen internen Prozessor, auf denen die Bildverarbeitungsoptionen durchgeführt werden.
Optik und Beleuchtung sind keine festen Bestandteile und müssen vom Anwender selber ausgewählt werden. Die Kameraauflösung ist heute bereits bei 5 Megapixel.
Smart-Cams bzw. Smart-Kameras bestehen aus verschiedenen Komponenten:

  1. Sensor (CCS-/CMOS-Sensor)
  2. Bildpseicher
  3. Bildverarbeitungsprozessor (DP/GPU)
  4. Datenspeicher & Informationsverarbeitung (je nach Einsatz)
  5. mehreren Schnittstellen, wie z. B. via USB-Stecker, Ethernet-Stecker (RJ45) etc

Vision Sensoren

Der Übergang zwischen einer Smart Cam und Vision-Sensoren ist fließend. Vision-Sensoren sind Modelle, dessen System aus Optik und Beleuchtung besteht. Sie können einfach Identifikationsaufgaben, Messapplikationen und Anwesenheitskontrollen ausführen. Basismodelle sind bereits für unter 1000 Euro erhältlich.
Ihren hauptsächlichen Einsatz finden Vision-Sensoren im Prüfen und Ausrichten von Bauteilen - durch Bildvergleiche.
Zu unterscheiden sind hauptsächlich zwei Funktionsprinzipien und Sensortypen:

  1. S/W-Modelle
  2. Farbmodelle

Beleuchtungstypen

Je nach Nutzung und Problemstellung werden folgende Beleuchtungen verwendet:

  • Halogen-Glühleuchten
  • LED-Beleuchtungen
  • Fluoreszenzlicht

Besonders beliebt ist die Beleuchtungsart LED, da sie für Langlebigkeit, Robustheit und beliebige Gehäuseformen steht. Darüber hinaus kann sie sowohl eine weiße, rote und blaue, als auch eine infrarote und ultraviolette Lichtfarbe haben.

Software für industrielle Bildverarbeitung

Mithilfe der integrierten Bildverarbeitungssoftware können anhand der gewonnenen und gespeicherten Bildinformationen Entscheidungen getroffen werden. So können beispielsweise Erzeugnisse vermessen, Gewicht sowie Volumen berechnet oder Waren in hoher Geschwindigkeit nach definierten Merkmalen überprüft werden. Bekannte Unternehmen, die Hardware und Software zur industriellen Bildverarbeitung anbieten und innovative Lösungen entwickeln, sind zum Beispiel Cognex, elunic und Blumenbecker.

Weiterbildung zur industriellen Bildverarbeitung

Über das VDI Wissensforum können Seminarplätze zur industriellen Bildverarbeitung gebucht werden. Eine dieser Schulungen gibt zum Beispiel einen Überblick über wesentliche Objektivtypen und Abbildungskonzepte. Hier kann man sich neue Aufgaben und Kenntnisse aneignen, vielfältige Bereiche rund um Bildverarbeitungssysteme kennenlernen und ein Austausch mit Experten ist möglich.

Anbieter Industrielle Bildverarbeitung