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Qualitätssicherung Die neuesten Lösungen für die Bildverarbeitung

Autor / Redakteur: Victoria Sonnenberg / Mag. Victoria Sonnenberg

Die Anforderungen an eine effiziente Produktion steigen stetig. Anbei ein paar Vorschläge rund um die Qualitätssicherung, damit Sie mit einer gleichbleibend hohen Prozessqualität wettbewerbsfähig bleiben.

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Durch die Kombination des Leistungsvermögens optischer und Blaulasertechnologie ist der Metra Scan 3D-R in der Lage, 3D-Scans sowohl bei glänzenden Oberflächen als auch Objekten mit wechselnder Reflektivität zu erstellen.
Durch die Kombination des Leistungsvermögens optischer und Blaulasertechnologie ist der Metra Scan 3D-R in der Lage, 3D-Scans sowohl bei glänzenden Oberflächen als auch Objekten mit wechselnder Reflektivität zu erstellen.
(Bild: Creaform)

Es gibt zu viele Unbekannte in Ihrer Gleichung, auf die Sie keinen Einfluss haben. So zum Beispiel Lieferengpässe. Ärgerlich zwar für Ihren Kunden, aber in Krisensituationen wie in der jetzigen wohl eher nachvollziehbar, wenn sich aufgrund dessen Aufträge verzögern. Schwieriger zu erklären sind Qualitätsprobleme am Produkt. Dafür hat wirklich niemand Verständnis. Da der nächste Anbieter nur darauf wartet, Ihren Kunden zu übernehmen, sollten Sie Qualitätsprobleme schneller erkennen beziehungsweise verhindern können, um zeitnah eingreifen zu können. Der Markt rund um die Qualitätsprüfung ist hart umkämpft und entsprechend stark frequentiert und für viele Unternehmen daher unübersichtlich. Wir haben für Sie die aktuellsten Produkte am Markt rund um die Bildverarbeitung zusammengetragen, um Ihnen auch ohne Messeveranstaltungen einen kleinen Überblick zu verschaffen.

1. 3D-Scanlösungen für die automatisierte Qualitätssicherung

Von der einfachen Integration bis zur schnellen und simplen Installation hilft der Metra Scan 3D-R dabei, die automatisierten Qualitätssicherungsprozesse zu beschleunigen und somit die Markteinführungszeit zu verkürzen.
Von der einfachen Integration bis zur schnellen und simplen Installation hilft der Metra Scan 3D-R dabei, die automatisierten Qualitätssicherungsprozesse zu beschleunigen und somit die Markteinführungszeit zu verkürzen.
(Bild: Creaform)

Die 3D-Scanlösungen der R-Serie von Creaform sollen sich für fertigende Unternehmen eignen, die ihre Produktivität durch die Messung von mehr Maßen an mehr Teilen ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit verbessern wollen. Der Metra Scan 3D-R ist ein robotergeführter optischer CMM-Scanner, der nahtlos in automatisierte Qualitätssicherungsprozesse für die Prüfung direkt an der Fertigungslinie in der Massenproduktion integriert werden kann. Mit ihm lassen sich den Angaben zufolge Qualitätsprobleme schneller erkennen. Der CMM-Scanner soll die Messung Hunderter Teile täglich ermöglichen.

  • Hohe Messrate: Bis zu 1.800.000 Messungen pro Sekunde für kurze Zyklusdauer;
  • Hohe Messgeschwindigkeit: ungeachtet der Oberfläche, des Beschnitts und der geometrischen Merkmale;
  • Hochdichter Scanbereich: 45 Laserlinien.

Der Metra Scan 3D-R benötigt keine starren Mess-Set-ups. Mit dem optischen Tracker C-Track, der eine dynamische Referenzierung ermöglicht, können sich sowohl der 3D-Scanner als auch das Teil bei der Prüfung bewegen – die Teilausrichtung sowie die Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit bleiben erhalten.

  • Genauigkeit im Fertigungsbereich mit dynamischer Referenzierung: 0,025 mm (0,0009 in) in Produktionsumgebungen, unabhängig von Instabilitäten, Vibrationen und Temperaturschwankungen;
  • Volumetrische Genauigkeit: 0,078 mm (0,0031 in);
  • Hohe Auflösung: 0,025 mm (0,0009 in).

Durch die Kombination des Leistungsvermögens von optischer und Blaulasertechnologie ist der Metra Scan 3D-R in der Lage, 3D-Scans sowohl bei glänzenden Oberflächen als auch Objekten mit wechselnder Reflektivität zu erstellen und verschiedene Teilgrößen und unterschiedliche Oberflächengeometrien zu messen. Der Scanner ist als individuelle Lösung mit einem Industrieroboter oder mit Creaforms Cube-R als komplett schlüsselfertige Messlösung verfügbar.

Mit der In-Sight D900 hat Cognex eine Lösung für schwierige OCR-, Montageüberprüfungs- und Defekt-
erkennungsanwendungen entwickelt.
Mit der In-Sight D900 hat Cognex eine Lösung für schwierige OCR-, Montageüberprüfungs- und Defekt-
erkennungsanwendungen entwickelt.
(Bild: Cognex)

2. Industrielle Smart-Kamera mit Deep-Learning-Software

Das Bildverarbeitungssystem In-Sight D900 von Cognex Corporation ist die erste Lösung dieser Art, die mit der Deep-Learning-Software Cognex ViDi in einer industrietauglichen In-Sight-Smart-Kamera ausgestattet ist. Diese integrierte Lösung hilft Kunden in der Fabrikautomation beim Lösen anspruchsvoller industrieller OCR-, Montageüberprüfungs- und Defekterkennungsanwendungen an der Produktionslinie, die mit herkömmlichen regelbasierten Bildverarbeitungstools quasi unmöglich zu lösen wären.

Das System, das anhand einer geringen Anzahl von Musterbildern eingerichtet werden kann, nutzt die benutzerfreundliche Spreadsheet-Plattform von Cognex und erfordert weder einen PC noch Deep-Learning-Kenntnisse. Die Smart-Kamera erkennt mithilfe optischer Zeichenerkennung (OCR) stark verformte, schiefe und schlecht geätzte Codes. Das In-Sight ViDi Read-Tool kann sofort eingesetzt werden und verkürzt die Entwicklungszeit durch die vorab trainierte Deep-Learning-Schriftenbibliothek drastisch. Dafür muss einfach der Zielbereich festgelegt und die Zeichengröße eingestellt werden. In Situationen, in denen neue Zeichen eingeführt werden, kann dieses Tool ohne Vision-Kenntnisse neu trainiert werden, um anwendungsspezifische Codes zu lesen, die herkömmliche OCR-Tools nicht decodieren können. Das In-Sight D900 soll sich für die Automatisierung komplexer Prüfanwendungen in einer Reihe von Branchen eignen, darunter Automobil, Unterhaltungselektronik, Konsumgüter, Verpackung, Lebensmittel und Getränke, medizinische Geräte und Logistik.

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Mit der Sensor App Quality Inspection auf den 2D-Vision-Sensoren der InspectorP6xx-Baureihe lässt sich die Inspektion von Produktion, Montage und Verpackung oder die Lokalisierung und Vermessung von Teilen einfach automatisieren.
Mit der Sensor App Quality Inspection auf den 2D-Vision-Sensoren der InspectorP6xx-Baureihe lässt sich die Inspektion von Produktion, Montage und Verpackung oder die Lokalisierung und Vermessung von Teilen einfach automatisieren.
(Bild: Sick)

3. Sensorlösung für die automatisierte Qualitätsprüfung

Mit der Sensor-App Quality Inspection und den neuen All-in-one-Vision-Sensoren InspectorP62x bietet Sick eine Lösung für die Qualitätssicherung in der Fabrikautomation. So soll sich die Inspektion von Produktion, Montage und Verpackung oder die Lokalisierung und Vermessung von Teilen jetzt einfach automatisieren lassen. Auch das Prüfen, Zählen und Messen von Produktmerkmalen stelle für die neue Sensorlösung keine Herausforderung dar. Die Sensor App stelle sicher, dass die produzierten Artikel genau die geforderte Qualität hinsichtlich des Vorhandenseins und der Abmessungen von Details aufweisen. Auf der Basis von Sick Nova (die modulare und einfach zu bedienende Basis für Machine-Vision Sensor Apps) sollen sich Anwendungen direkt im Webbrowser lösen lassen:

  • Werkzeuge zur Bildverarbeitung und -integration können nach Bedarf konfiguriert und kombiniert werden.
  • Der Anwender kann einfach Standard- und kundenspezifische Sick-Nova- Werkzeuge hinzufügen, um die Funktionalität zu erweitern.
  • Kundenspezifische Werkzeuge sind benutzerdefiniert und ermöglichen die schnelle Lösung spezieller Inspektionsanforderungen.

Mit dem neuen InspectorP62x hat Sick einen industriellen All-in-one-Vision-Sensor auf den Markt gebracht. Der kompakte 2D-Vision-Sensor soll einfach zu bedienen und vielseitig einsetzbar sein.

Das integrierte System aus elektronisch einstellbarer Optik und flexibler Beleuchtung soll sofort nach dem Auspacken hochwertige Bilder liefern. Sowohl erfahrene als auch unerfahrene Anwender können den Sensor über eine leicht zugängliche und intuitive Web-Benutzeroberfläche im Handumdrehen konfigurieren. Der InspectorP62x ist programmierbar und kann über Sick App Space konfiguriert werden.

Mit dem neuen optischen 3D-Koordinatenmessgerät von Keyence können komplexe Formen sowie große Messobjekte mit einer rückführbaren Genauigkeit von 360° erfasst werden.
Mit dem neuen optischen 3D-Koordinatenmessgerät von Keyence können komplexe Formen sowie große Messobjekte mit einer rückführbaren Genauigkeit von 360° erfasst werden.
(Bild: Keyence)

4. Optisches 3D-Koordinatenmessgerät

Das optische 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe VL von Keyence erfasst komplexe Formen sowie sehr große Messobjekte mit einer rückführbaren Genauigkeit per Klick von 360°. Nach dem Scan können zum Beispiel CAD-Abgleiche, Profilschnitte, Wandstärkenmessungen, Form- und Lagetoleranzen vorgenommen werden. Der intelligente Objekttisch erkennt automatisch die Größe des Messobjekts und das optische 3D-Koordinatenmessgerät führt die Messung ohne die Notwendigkeit von Feinabstimmung durch. Man kann mehrere Objekte gleichzeitig scannen und die Datensätze separat analysieren. Durch die Visualisierung von Unterschieden zu 3D-CAD-Dateien wird das Auffinden von Mängeln deutlich verkürzt. Auch eine Wandstärkenmessung ist mit der Modellreihe VL möglich, ohne das Messobjekt zu schneiden oder zu beschädigen.

GOM Scan Cobot macht den Einstieg in die Automatisierung einfach. Das mobile System verbindet einen präzisen optischen Atos-3D-Scanner mit einem kollaborierenden Roboter und einem motorisierten Drehtisch.
GOM Scan Cobot macht den Einstieg in die Automatisierung einfach. Das mobile System verbindet einen präzisen optischen Atos-3D-Scanner mit einem kollaborierenden Roboter und einem motorisierten Drehtisch.
(Bild: GOM)

5. Mobile Messstation mit kollaborierendem Roboter

Der GOM Scan Cobot ist eine mobile Messstation mit kollaborierendem Roboter, motorisiertem Drehtisch und leistungsstarker Software. Kombiniert mit dem kompakten und präzisen Sensor Atos Q eignet sich das Komplettsystem für automatisierte 3D-Messungen. GOM Scan Cobot empfiehlt sich speziell für die Qualitätskontrolle kleiner und mittelgroßer Bauteile aus Kunststoff, Metall oder Guss. Der flexible Atos Q mit Triple-Scan-Prinzip, Blue Light Equalizer und präziser Kalibrierung ist als selbstüberwachendes System mit aktivem Temperaturmanagement wahlweise mit fünf Wechselobjektiven ausgestattet. Mit diesen werden Messfelder von 100 mm × 70 mm bis 500 mm × 370 mm realisiert. Bauteile mit einem Gewicht bis 50 kg, einem Durchmesser und einer Höhe von bis zu 500 mm lassen sich so automatisiert inspizieren. Das mobile Messsystem verfügt über die All-in-one Auswertesoftware GOM Inspect Suite mit virtuellem Messraum (VMR) und einer Kiosk-Oberfläche. Die Software übernimmt gleichzeitig die Messplanung, die Digitalisierung und die Inspektion. Der VMR bildet die reale Messumgebung und den Messablauf vollständig ab und führt ihn automatisch aus.

Der Zeiss O-Detect eignet sich für eine Vielzahl von Bauteilen, vor allem aber für solche, die nicht berührt werden sollen.
Der Zeiss O-Detect eignet sich für eine Vielzahl von Bauteilen, vor allem aber für solche, die nicht berührt werden sollen.
(Bild: Zeiss)

6. Unberührbares mühelos messen

Mit Zeiss O-Detect hat Zeiss ein optisches Koordinatenmessgerät für den einfachen Einstieg in die optische Messtechnik entwickelt. Das Koordinatenmessgerät sei einfach zu bedienen und könne zudem flexibel an die Herausforderungen der Kunden angepasst werden.

Insbesondere wenn sehr kleine oder berührungsempfindliche Teile geprüft beziehungsweise Geometrien flächenhaft erfasst werden sollen oder hohe Messgeschwindigkeiten notwendig sind, werden in der Regel optische Messverfahren eingesetzt. Zeiss O-Detect ermöglicht sowohl präzise 1D- und 2D- als auch 3D-Messungen. Die integrierte Messkamera erreicht dabei in Kombination mit dem Objektiv und der nachgeschalteten Software hohe Messgenauigkeiten. Bei 3D liegt diese in Mikrometer beispielsweise bei 2,4 + L/150. Die Pixelauflösung von circa 3 µm gestattet dabei die Visualisierung und via „Snap-View“ auch die Dokumentation selbst kleinster Details. Zertifiziert ist die optische Messmaschine entsprechend der ISO-10360, der Normreihe für Koordinatenmessgeräte.

Da die Qualität der optischen Messung auch wesentlich davon abhängt, dass das zu messende Teil gut ausgeleuchtet ist, kommt ein leistungsstarkes Ringlicht zum Einsatz. Der große Vorteil gegenüber anderen Lösungen: Dieses Ringlicht lässt sich einfach austauschen, falls die Oberfläche des zu messenden Teils eine andere Ausleuchtung erfordert. Damit wird nicht nur die Qualität der Messergebnisse gesichert, sondern auch die Flexibilität für den Anwender erhöht. Zudem vereinfacht und beschleunigt eine verbaute Übersichtskamera die Navigation.

Zeiss O-Detect arbeitet mit der Messsoftware Zeiss Zaphire, die den Nutzer sicher durch den gesamten Messprozess führt. Das entlastet Anwender enorm und ermöglicht ihnen einen schnellen Start. Lediglich zwei Schulungstage sind notwendig, um das Gerät sicher zu bedienen und erfolgreich in die dimensionelle Messtechnik einzusteigen, heißt es.

Auf Basis von KI-Algorithmen erkennt die Bildverarbeitungssoftware von Omron kleinste und schwer definierbare Fehlertypen, die bisher nur durch manuelle Prüfungen identifiziert werden konnten.
Auf Basis von KI-Algorithmen erkennt die Bildverarbeitungssoftware von Omron kleinste und schwer definierbare Fehlertypen, die bisher nur durch manuelle Prüfungen identifiziert werden konnten.
(Bild: Omron)

7. FH-Bildverarbeitungssystem mit KI-Fehlererkennung

Das neue Bildverarbeitungssystem von Omron ermöglicht auf Basis von Künstlicher Intelligenz (KI) optische Prüfungen ohne vorhandene Schlechtmuster. Die Basis bildet dabei die zehntausendfach bewährte Omron-FH-Plattform. Sie biete hohe Leistung bei zeitgleichem Fokus auf einfache Handhabung. Mithilfe der neu entwickelten KI-Bildverarbeitungstools in der FH-Software sind zuverlässige und robuste automatische Prüfungen auch für komplizierte und schwer zu charakterisierende Fehlermerkmale möglich. Aufwendige und anstrengende manuelle Sichtprüfungen können somit ersetzt oder vereinfacht werden.

Hersteller stehen unter enormem Druck, Prozesse zu automatisieren, die auf Sachkenntnis erfahrener Mitarbeiter angewiesen sind. Besonders bei der Sichtprüfung ist es wichtig – selbst bei flexiblen Linien, die eine breite Palette an Artikeln herstellen –, kleinste Fehler zuverlässig zu erkennen. Traditionell waren die Sensibilität und das Wissen von Qualitätsprüfern mit langjähriger Erfahrung entscheidend. Heutzutage dürfen Mitarbeiter an den Produktionsstandorten jedoch unter Umständen nicht im gleichen Raum arbeiten, um sie vor Covid-19 zu schützen. Was wiederum zu einer steigenden Nachfrage nach arbeitssparenden, automatisierten Sichtprüfungen führt. Die Künstliche Intelligenz hat mittlerweile eine Stufe erreicht, auf der sie Objektmerkmale so gut wie Menschen erkennen und automatisch Kriterien lernen kann.

Während viele KI-Lösungen mit großen Mengen an Bilddaten, spezialisierter Hardware und technischem Know-how vor Herausforderungen stehen, hat Omron große Fortschritte bei der Umsetzung ihrer breiten Anwendungsmöglichkeiten gemacht.

Die KI-Tools sind Teil des Bildverarbeitungssystems der FH-
Serie. Es ist somit keine spezielle Hardware erforderlich und Nutzer profitieren weiter von der benutzerfreundlichen Oberfläche der FH-Software. Über 30 Jahre Erfahrung von Omron im Bereich Bildverarbeitung und Sichtprüfung sind in dieses neue Produkt eingeflossen, um die Prüfmöglichkeiten mit KI-Tools zu maximieren, ohne riesige Datenmengen für das „Teachen“ zur Verfügung zu haben.

KI-Lösungen haben traditionell hohe Anforderungen an die Hardware gestellt. Die integrierte Lösung von Omron wurde jedoch nahtlos in die bisherige Systemarchitektur integriert. So macht Omron diese zukunftsweisende Technologie einer breiten Anwendergruppe zugänglich, ohne dass kapitalintensive Investitionen in spezielle Hardware oder das Training von Mitarbeitern notwendig werden.

Die Hauptmerkmale im Überblick:

  • 1. KI erfasst Fehler mit menschlicher Sensibilität: Ein neuer KI-basierter Bildfilter ist in der Lage, auch feinste Kratzer auf Oberflächen zu erkennen. Kratzer und Schönheitsfehler, die früher nur schwer zu erfassen waren, können jetzt auch ohne Proben oder Anpassungen detektiert werden.
  • 2. KI erkennt gute Produkte wie ein erfahrener Prüfer: Die FH-Serie kann akzeptable Abweichungstoleranzen eigenständig bestimmen und für die Prüfung nutzen. Ein KI-Feinabstimmungs-Tool lernt aus den Bilddaten fehlerfreier Produkte, um schnell das „Know-how“ zu erwerben, das Prüfer im Laufe vieler Jahre entwickeln. Das senkt Kosten und steigert die Produktivität durch Automatisierung. KI reduziert Übererkennung von nicht kritischen Fehlern, die durch starre, zu enge Prüftoleranzen entstehen können.

8. Kamerafamilie für hochvolumige und preissensitive Projekte

Die uEye XLE ist die neue, kostenoptimierte Kamerafamilie von IDS.
Die uEye XLE ist die neue, kostenoptimierte Kamerafamilie von IDS.
(Bild: IDS)

Die neue Kamerafamilie uEye XLE von IDS wurde speziell für hochvolumige und preissensitive Projekte konzipiert. Durch das platzsparende Design, die USB3-Schnittstelle und USB3-Vision-Standard-Unterstützung lassen sich die Industriekameras leicht in jedes Bildverarbeitungssystem integrieren. Kunden können zwischen Einplatinenkameras mit oder ohne C-/CS-Mount- beziehungsweise S-Mount-Objektivanschluss sowie Varianten mit beschichtetem Kunststoffgehäuse wählen. Die ersten Modelle werden mit dem lichtempfindlichen 5 MP Sensor ON Semiconductor AR0521 ausgestattet.

Die Kamerafamilie eignet sich unter anderem für den Einsatz im Kleingerätebau, der Messtechnik oder aber auch in klassischen Industrieanwendungen wie Oberflächeninspektionen. Durch ihre kompakte Bauweise finden die Modelle auf kleinstem Raum Platz, etwa als Embedded-Vision-Lösungen. Aufgrund des preisoptimierten Designs sind die Kameras besonders interessant für Anwendungen, bei denen die Kosten im Vordergrund stehen.

Alle Modelle von uEye XLE verfügen über eine USB3-Schnittstelle (Superspeed USB, 5 Gpbs) und sind zu 100 % Genicam-konform. Die Kameras können daher grundsätzlich mit jeder Software verwendet werden, die den USB3-Vision-Standard unterstützt. Für ein optimales Anwendererlebnis empfiehlt das Unternehmen die Nutzung von IDS peak. Das kostenlose SDK umfasst von Sourcecode Samples bis Transport Layer alle erforderlichen Komponenten, sodass Kunden direkt mit der Entwicklung eigener Anwendungen starten können.

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