Alternative zu One-Shot-Verfahren Mit Computational Imaging die Bildverarbeitung optimieren

Shape from Shading – das Trevista-Verfahren

Ein wichtiges Einsatzgebiet von Computational Imaging ist Photometric Stereo (oder Shape from Shading). Die Inspektion glänzender und gekrümmter Materialoberflächen mit schwankender Helligkeit stellt Bildverarbeitungssysteme vor große Herausforderungen. Das Trevista-Verfahren von SAC Sirius Advanced Cybernetics beruht auf der patentierten Shape-from-Shading-Technik und wurde entwickelt, um auch kleine Fehler auf schwierig zu prüfenden Oberflächen zuverlässig zu erkennen. Dabei handelt sich um eine vollautomatisierte 100-Prozent-Prüfung, bei der Textur und Topographie des Prüfteils getrennt voneinander betrachtet werden. Die kuppelförmige Konstruktion sorgt dabei für eine diffuse strukturierte Ausleuchtung aus vier verschiedenen Richtungen, was Fremdlichteinfluss weitgehend unterdrücken kann.

»Das Trevista-Verfahren vereint die Geschwindigkeit der 2D-Bildverarbeitung mit der Genauigkeit der 3D-Erfassung«, betont Mark Williamson. Zur automatischen Auswertung der topografischen Bilder werden Shape-from-Shading-Algorithmen in die Software-Umgebung des Systems integriert. Die optische 3D-Formerfassung erkennt auch Fehler im Mikrometerbereich und erhöht so die Prüfgenauigkeit. Durch die getrennte Betrachtung von Textur und Topografie verringern sich der Pseudo-Ausschuss und die damit verbundenen Kosten, weil echte Defekte auf Oberflächen (z.B. Kratzer) eindeutig von vermeintlichen Defekten (z.B. Verschmutzungen) zu unterscheiden sind. Dank der kurzen Taktzeiten lassen sich Inspektionszeiten reduzieren und die Produktivität erhöhen.

Stemmer Imaging bietet eine Auswahl spezieller Trevista-Systeme. „TrevistaCAM“ ist ein Stand-Alone-System, das die intelligente 4-Megapixel-Kamera „Adlink Neon“ mit Objektiv nutzt und wahlweise mit den Software-Paketen „iNspect Express“ oder „Sherlock“ von Teledyne Dalsa vorkonfiguriert ist. Die Kamera ist in die domförmige Trevista-Beleuchtungseinheit integriert, die eine diffuse strukturierte Ausleuchtung der Prüfobjekte erlaubt. Das System ist sofort einsatzbereit und lässt sich problemlos in Fertigungsprozesse integrieren. Für die Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung stehen Standardschnittstellen bereit. Zur Auswahl stehen zwei „TrevistaCAM“-Modelle mit unterschiedlichen Software-Levels. Mit ihnen können auch Integratoren, die wenig Erfahrung in Sachen Bildverarbeitung haben, Inspektionsaufgaben schnell und zuverlässig lösen. Versierten Anwendern bieten die Tools die Funktionen, die sie brauchen, um anspruchsvolle Prüfaufgaben in den verschiedensten Branchen zu bewältigen. Alle Shape-from-Shading-Algorithmen sind in die Software-Plattformen eingebunden. Anwendungsbeispiele sind unter anderem die Erkennung geprägter Data-Matrix-Codes, Zeichen und Braille-Schrift.

Darüber hinaus sind modulare CVS-Trevista-Systeme erhältlich, die sich je nach Prüfanforderung mit leistungsstärkeren Komponenten aufrüsten lassen. Hierbei sind drei Varianten zu unterscheiden: „CVS Trevista Surface“ nutzt eine Flächenkamera, die der Anwender je nach Bedarf frei wählen kann. Mit ihr lassen sich bis zu 200 unbewegliche Teile pro Minute inspizieren. „CVS Trevista Cylinder“ verwendet eine Zeilenkamera zur Prüfung zylindrischer Bauteile, während „CVS Trevista Multiline“ zur Prüfung bewegter oder rotierender Bauteile dient und sich damit für Produktionsverfahren eignet, bei denen die Prüfung direkt in der laufenden Produktion stattfindet. Dieses System beruht auf einer frei wählbaren Flächenkamera, bei der nur einzelne Zeilenpaare ausgelesen werden.