Trends in der IBV
Bildverarbeitung in automatisierte Prozesse integrieren
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die vier Stufen der Integration industrieller Bildverarbeitung
Stufe 1: Unterstützung in manuellen Montageprozessen
In der industriellen Fertigung gibt es eine große Anzahl von Produkten, die eine manuelle Montage erfordern. Dabei kommt es vorwiegend auf die Kompetenz des Anwenders an, jeden Arbeitsschritt richtig auszuführen. Meist übernimmt ein anderer Mitarbeiter die visuelle Überprüfung im Rahmen der Qualitätssicherung. Für fehlerhafte Produkte oder Komponenten ergeben sich zwei Konsequenzen: Entweder werden sie bereits bei der Qualitätskontrolle identifiziert und ausgeschleust, oder sie gelangen zum Endkunden und werden mit großer Wahrscheinlichkeit als Mangelware zurückgegeben. Wird das Produkt nicht nachgebessert, bedeutet das in beiden Fällen unnötigen Ausschuss und schadet möglicherweise dem guten Ruf des Herstellers. Selbst wenn das ausgeschleuste Teil nachgebessert werden kann, entstehen dem Hersteller zusätzliche Kosten. Der Einsatz eines Bildverarbeitungssystems zur Inspektion verringert die Wahrscheinlichkeit signifikant, dass der Kunde ein fehlerhaftes Produkt erhält, was der Reputation des Herstellers zugutekommt. Allerdings lassen sich damit nicht die Kosten für die Nachbearbeitung senken. Dieses Problem kann nur eine Methode lösen, mit der Fehler bereits bei der Herstellung vermieden werden. Unter Verwendung einer „Human-Assistance“-Kamera befolgt der Anwender eine Reihe von Montageanweisungen, die in die Kamera geladen und auf einem Monitor angezeigt werden. Nach jedem Arbeitsschritt vergleicht das System das Ergebnis mit einer gespeicherten Vorlage, um sicherzustellen, dass alles korrekt und vollständig ausgeführt ist, bevor zum nächsten Schritt übergegangen werden kann. Jeder abgeschlossene Schritt wird verifiziert und aufgezeichnet, womit sich das System auch für Analysen von Montageprozessen und zur Rückverfolgung einsetzen lässt.
Stufe 2: Integration eines manuellen Montageprozesses
Die oben beschriebene Methode ist sehr effektiv, um die korrekte manuelle Montage eines Produkts zu gewährleisten, stellt aber im Wesentlichen ein eigenständiges System dar. Hier kann man einen Schritt weitergehen und den manuellen Montageprozess in das gesamte Steuerungssystem der Anlage integrieren. Dies ermöglicht ein ausgeklügelteres Bildverarbeitungssystem zur Unterstützung der manuellen Montage mit einer größeren Auswahl an Mess- und Inspektionswerkzeugen und einer Funktion, etwaige Montagefehler auf einem Monitor anzuzeigen. Montageanleitungen und Fertigungsdaten lassen sich dann bei Bedarf aus einer zentralen Datenbank in das System herunterladen. Mit diesem Ansatz ließen sich auch verschiedene Sicherheitsvorkehrungen treffen, etwa die Verknüpfung einer Operator-ID mit der Ausbildungskompetenz, so dass das System überprüfen kann, ob ein Mitarbeiter, der sich für einen bestimmten Montageschritt anmeldet, für dieses Produkt geschult ist. Ebenso könnten alle Inspektionsdaten einschließlich der Bilder in die Datenbank zurückübertragen werden, um einen vollständigen Audit-Trail für jedes montierte Bauteil zu erstellen. Außerdem erlauben innovative Bildverarbeitungswerkzeuge eine einfache Anpassung der Systemanforderungen, etwa bei der Einführung neuer Produkte in die Produktion.
Stufe 3: Automatisierte Inspektion
Automatisierte Inspektionssysteme zur Qualitätskontrolle kommen in den unterschiedlichsten Branchen und Prozessen zum Einsatz. Auch wenn sich die Konfigurationen stark unterscheiden, haben doch alle Bildverarbeitungssysteme eines gemeinsam: Sie sind in einem Prüfprozess integriert und mit einem Ausschleusemechanismus verbunden. Produkte oder Komponenten werden oft mit hohen Geschwindigkeiten geprüft und auf der Grundlage der durchgeführten Messungen als Gut- oder Schlechtteil klassifiziert. Die verschiedenen Bildverarbeitungssysteme reichen von einer eigenständigen intelligenten Kamera, bei der die gesamte Verarbeitung und Messung in der Kamera selbst durchgeführt und ein Pass/Fail-Ergebnis an den Ausschleuser zurückgegeben wird, bis hin zu Systemen auf PC-Basis mit mehreren Kameras und/oder mehreren Prüfstationen. Der Schlüssel zum Erfolg ist die Fähigkeit, ein Bildverarbeitungssystem unter Berücksichtigung der industriespezifischen Anforderungen in einen Prozess zu integrieren. Bildverarbeitungssysteme lassen sich entweder von Anfang an in neue Prozesse integrieren oder auch in bestehende nachrüsten. Mit dem Aufkommen von Embedded-Vision-Systemen werden sie zunehmend auch in OEM-Geräte integriert.
Stufe 4: Prozesssteuerung mit Hilfe von Bildverarbeitung
Der Einsatz automatisierter Bildverarbeitung zur Qualitätskontrolle verringert die Wahrscheinlichkeit signifikant, dass ein nicht vorschriftsmäßig gefertigtes Produkt den Endverbraucher erreicht. Aber in Verbindung mit statistischen Verfahren zur Prozesskontrolle und Feedback lassen sich damit nicht nur Toleranzwerte überprüfen, sondern auch Trends auf Basis der Messdaten analysieren und Änderungen am Prozess vornehmen. Auf diese Weise können Anwender Maßnahmen zur Anpassung des Fertigungsprozesses ergreifen, bevor ein Produkt außerhalb der festgelegten Toleranzwerte hergestellt wird. Hier folgt der logische Schritt in die Industrie 4.0, wo Prozesse mit Hilfe von Big Data optimiert werden sollen, auf Basis des Feedbacks der verschiedenen Sensoren, die den Prozess überwachen. Hierzu gehören Standardsensoren ebenso wie intelligente Vision-Sensoren sowie komplexe Bildverarbeitungssysteme und Subsysteme.
- Bildverarbeitung in automatisierte Prozesse integrieren
- Die vier Stufen der Integration industrieller Bildverarbeitung
- Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
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