Definition und Funktionsweise:
Bildverarbeitung (auch Industrielle Bildverarbeitung, Machine Vision oder Computer Vision) ist eine Technologie, die Kameras (oder andere bildgebende Sensoren) und spezialisierte Software verwendet, um digitale Bilder von Objekten oder Prozessen automatisch zu erfassen, zu analysieren und daraus Informationen oder Entscheidungen abzuleiten. Das Ziel ist es, Aufgaben zu automatisieren, die normalerweise von menschlichen Augen und dem Gehirn ausgeführt würden, jedoch mit höherer Geschwindigkeit, Präzision, Objektivität und Zuverlässigkeit.
Der Prozess der industriellen Bildverarbeitung umfasst typischerweise folgende Schritte:
- Bilderfassung: Eine Industriekamera (oft mit spezieller Beleuchtung und Optik) nimmt ein Bild des Objekts oder Bereichs auf.
- Vorverarbeitung: Das Bild wird optimiert (z.B. Rauschunterdrückung, Kontrastverstärkung), um die nachfolgende Analyse zu erleichtern.
- Segmentierung: Relevante Bereiche oder Objekte im Bild werden isoliert.
- Merkmalsextraktion: Spezifische Merkmale der Objekte (z.B. Form, Größe, Farbe, Kanten, Oberflächentextur) werden identifiziert und quantifiziert.
- Analyse und Entscheidung: Die extrahierten Merkmale werden mit vordefinierten Kriterien verglichen, um eine Entscheidung zu treffen (z.B. „gut/schlecht“, „Position X,Y“, „Code gelesen“).
- Kommunikation: Das Ergebnis wird an eine SPS, einen Roboter oder ein übergeordnetes System übermittelt.
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Industrielle Bildverarbeitungssysteme sind in vielen Bereichen der Fertigungsautomation unverzichtbar geworden:
- Qualitätssicherung und Inspektion:
- Fehlererkennung: Identifikation von Oberflächenfehlern, Kratzern, Verunreinigungen.
- Vollständigkeitsprüfung: Sicherstellen, dass alle Komponenten eines Produkts vorhanden sind.
- Montageprüfung: Korrekter Sitz und Orientierung von Bauteilen.
- Dimensionsprüfung: Präzise Messung von Abmessungen, Formen und Toleranzen.
- Identifikation und Rückverfolgbarkeit:
- Lesen von Barcodes (1D/2D), QR-Codes, Data Matrix Codes.
- Optische Zeichenerkennung (OCR) für Text und Seriennummern.
- Robotik und Handhabung:
- Pick & Place: Lokalisierung von Objekten für die präzise Aufnahme durch Roboter (2D und 3D Vision Guided Robotics).
- Führung und Positionierung: Steuerung von Robotern oder Maschinenachsen entlang von Konturen.
- Prozesskontrolle: Überwachung von Prozessen wie Schweißen, Kleben, Füllen.
Vorteile:
- Hohe Geschwindigkeit und Objektivität: Übertrifft die Leistungsfähigkeit des menschlichen Auges bei repetitiven Prüfaufgaben.
- Präzision und Wiederholgenauigkeit: Liefert konsistente und genaue Ergebnisse.
- 100%-Kontrolle: Ermöglicht die Prüfung jedes einzelnen Produkts in der Fertigungslinie.
- Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit: Fehler werden frühzeitig erkannt.
- Automatisierung von komplexen Prüfaufgaben.
Die fortschreitende Entwicklung von KI und Deep Learning erweitert die Möglichkeiten der Bildverarbeitung kontinuierlich und macht sie zu einem Schlüsselbaustein für Industrie 4.0 und die smarte Fabrik.
→ Siehe auch: Sensor, Qualitätssicherung, Roboter, Industrie 4.0, Kamera, Deep Learning
