Die zunehmende Verknappung von Ressourcen und die Auswirkungen der Industrieproduktion auf die Umwelt haben ein Umdenken in Gang gesetzt. Die Fabrik der Zukunft wird darauf ausgerichtet sein, mit einem möglichst geringen Material- und Energieverbrauch einen maximalen Nutzen zu erzielen. Produkte verbrauchen nicht nur bei ihrer Nutzung Energie. Bereits in der Herstellungsphase ist der Energie- und Rohstoffeinsatz beträchtlich. Durch Bildverarbeitung werden fehlerhafte Teile frühzeitig erkannt und nicht weiter veredelt, was die Verschwendung von Material verhindert und Kosten senkt. In vielen Fällen kann das ausgesonderte Fehlteil wieder in den Produktionsprozess zurückgeführt werden. Gleichzeitig ermöglichen Bildverarbeitungssysteme eine hundertprozentige Kontrolle der Qualität und damit die lückenlose Dokumentation und Rückverfolgbarkeit der einzelnen Produktionsschritte.
Nahtlose Integration
Wichtige Voraussetzungen, die sich aus diesen Rahmenbedingungen für eine moderne Bildverarbeitung ergeben, sind die Vernetzbarkeit innerhalb der Produktionsanlage sowie Flexibilität und umfangreiche Funktionalität in der Anwendung. Ein geschlossener Regelkreislauf bei der Einbindung der Bildverarbeitungssysteme in die Maschinensteuerung ist wichtig, um frühzeitig in Produktionsprozesse eingreifen und somit die Produktionsqualität erhöhen zu können. Um eine unkomplizierte und nahtlose Integration in Fertigungslinien sicherzustellen, sind moderne Kommunikationsschnittstellen an einem Bildverarbeitungssystem unverzichtbar. Den aktuellen Stand der Technik stellen Ethernet/IP, TCP/IP, UDP sowie Fernwartungsfunktionen und parallele Schnittstellen dar. Diese Anbindungen ermöglichen eine sehr gute Vernetzung in der Anlage sowie Verbindungen zu übergeordneten Leitrechnern. Für die Dokumentation ist eine Netzlaufwerk-Funktion sinnvoll, was Nutzern die Ausgabe und Speicherung von Bildern und Messergebnissen auf einem Server ermöglicht.
Zukunftsfähig mit EtherCAT
EtherCAT als Kommunikationsschnittstelle der Zukunft hält immer mehr Einzug in die Industrieautomation und ist auch in der Bildverarbeitung ein wichtiges Thema, vor allem im Hinblick auf eine schnelle, einfache und sichere Datenkommunikation zwischen der Bildverarbeitung und Motion-Systemen wie Robotern und Linearantrieben. Gerade im Sortier- und Verpackungsbereich sind auf Roboter und Bildverarbeitung basierende Pick&Place-Systeme ein stark wachsender Markt. Hier bietet eine Bildverarbeitungsplattform mit EtherCAT-Schnittstelle alle Voraussetzungen, um die Anwendungen von morgen zu meistern. Ein weiterer Baustein für eine moderne und ressourcenschonende Bildverarbeitung ist die Flexibilität des Systems, sich an verändernde Umgebungsbedingungen automatisch anzupassen. So können Fehlmessungen verhindert und der Ausschuss minimiert werden. High Dynamic Range Imaging (HDR) ist eine solche Technologie und ein leistungsfähiges Mittel, um Bilder kontrastreicher darzustellen. Hierbei werden mehrere Bilder nacheinander mit unterschiedlichen Verschlusszeiten aufgenommen. Die leistungsfähige HDR-Funktion berechnet automatisch das bestmögliche Kontrastverhältnis des Bildes, um eine sehr gute Ausgangsbasis für die darauf folgenden Inspektionsaufgaben zu bieten. Fehlmessungen aufgrund von schwankenden Beleuchtungszuständen oder inhomogen reflektierenden Objekten wird somit vorgebeugt.Allerdings hat diese Technik einen Nachteil. Für die Aufnahmezeit der Bilder muss das Objekt zwingend still stehen, ansonsten ergibt sich eine Bewegungsunschärfe im Bild. Somit eignet sich die Technik nur für getaktete und nicht für kontinuierlich bewegte Prozesse.
Echtfarbverarbeitung für gleichbleibende Qualität
Neben der Flexibilität ist die Funktionalität des Bildverarbeitungssystems entscheidend, um eine Vielzahl von Anwendungen lösen zu können. Moderne Systeme erweitern den Einsatzbereich zum Beispiel mit Echtfarbverarbeitung. Diese Technik kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn anhand von Farbmerkmalen Entscheidungen getroffen werden müssen. Ein Vorteil, den sich etwa die Nahrungsmittelindustrie bei der Produktion von Backwaren zunutze macht. Um genau festzustellen, wann ein Keks richtig durchgebacken ist, setzt ein führender Hersteller Bildverarbeitung in seinen Anlagen ein. Dies hat zwei entscheidende Vorteile: Erstens ist es möglich, einen eindeutigen Referenzwert für die Farbe der Kekse nach dem Backvorgang festzulegen und somit Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, die aus der subjektiven Beurteilung durch einzelne Personen resultierten. Gleichzeitig kann der erforderliche Backzustand jetzt schneller erreicht werden.Ein Bildverarbeitungssensor mit Echtfarbverarbeitung wandelt Farbdaten in numerische RGB-Werte um. So wird zum Beispiel eine Farbe als R=225, G=150, B=130 registriert und für jeden dieser Werte kann ein unterschiedlicher Schwellenwert festgelegt werden. Zusätzlich zu Angaben wie Temperatur und Förderbandgeschwindigkeit enthält das Rezept für die Kekse nun auch R-, G- und B-Daten aus dem Bildverarbeitungssensor, die einen geschlossenen Regelkreis zur fehlerlosen Erzielung des erforderlichen Backzustands ermöglichen. Auf diese Weise ist es dem Unternehmen gelungen, seinen Verbrauch an Mehl, Zucker, Molkereiprodukten, Wasser und Energie erheblich zu verringern. Moderne Bildverarbeitungssysteme können wesentlich zu optimierten Produktionsprozessen beitragen. Unternehmen, die Bildverarbeitung in ihre Produktionsabläufe integrieren, verschaffen sich Wettbewerbsvorteile und leisten gleichzeitig einen Beitrag zum Umweltschutz. Voraussetzung hierfür aber ist der Einsatz von Systemen, die flexibel sind und funktional mit den Anforderungen der Industrie wachsen.☐
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