28. JUNI 2016

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Mehr Licht ins Dunkel


Bildverarbeitungstrends - Die klare Sicht auf die Dinge setzt sich weiter durch: Immer mehr Sehaufgaben werden maschinell erledigt. Die industrielle Bildverarbeitung setzt ihr deutlich über dem Durchschnitt liegendes Wachstum fort. Bessere Technologien der Komponenten und Systeme erschließen neue Applikationen.

Gründe für das überproportionale Wachstum der Industriellen Bildverarbeitung gibt es viele: Bildverarbeitung, also die Auswertung und Interpretation von Bildern, arbeitet schneller und höher auflösend als das Auge, ist ermüdungsfrei, wiederholgenau, kann messende Aufgaben erledigen, kann dreidimensional aufnehmen und auswerten und arbeitet in vielen Spektralbereichen.

Maschinell sehen
Je weiter die Entwicklung von Computer- und Kamerahardware und der Bildverarbeitungssoftware geht, um so mehr Sehaufgaben können maschinell wirtschaftlich gelöst werden. Dies erklärt, warum das Verhältnis von potentiellen Aufgaben für die Industrielle Bildverarbeitung zu den bereits gelösten Aufgaben trotz Branchenwachstums seit Jahren nahezu unverändert bleibt: Mit besserer Technik kommen ständig neue Aufgaben dazu.
Das Angebot an Lösungen für typische industrielle Aufgaben wie Oberflächenprüfung, Maßhaltigkeits- und Montagekontrolle, Robot Vision und Identifikation ist vielfältig, Anwendungen sind in der Industrie gut eingeführt und akzeptiert. Neben den vielen Individuallösungen kristallisieren sich dabei immer mehr Standardprodukte heraus, die den Einsatz der Industriellen Bildverarbeitung für Hersteller und Anwender noch wirtschaftlicher machen, da lediglich kundenspezifische Anpassungen erfolgen müssen. Dieser Trend, der vor über zehn Jahren im Bereich der elektronischen Fertigung begann, geht heute durch alle Branchen. Der Trend zu wirtschaftlicheren Lösungen bei hoher Marktdurchdringung zeigt sich bei der Umsatzentwicklung. Während der Umsatz insgesamt von 2000 auf 2003 um 47 % wuchs, nahm der Umsatz bei den typischen Produktionsanwendungen (Qualitätssicherung, Robot Vision) nur um 11 % zu, denn der höhere Anteil an Produkten anstelle von Sonderlösungen führte zu einem Rückgang der Durchschnittspreise. Im Vergleich dazu legte der Umsatz bei Anwendungen in der Logistik und dem Materialfluß um 100 %, bei Anwendungen außerhalb des Produktionsprozesses sogar um 300 % zu.

Potential in vielen Applikationen
Dies heißt jedoch nicht, daß der Markt im Bereich der Produktion gesättigt ist. Ein großes Potential hat die 3D-Bildverarbeitung, sowohl im Bereich Robot Vision als auch in der Qualitätskontrolle. Ihr Anteil am Gesamtumsatz beträgt erst 10 %, nimmt aber stetig zu. Besonders Roboter profitieren von der Möglichkeit des dreidimensionalen Sehens. Im Fertigungsprozeß können Lagetoleranzen der Bauteile erkannt und ausgeglichen werden. Komplexe Teilegeometrien, Teile mit mehreren stabilen Lagen, wie z.B. Kurbelwellen, können sicher gegriffen werden. Beim Entpalettieren oder der Entnahme aus Boxen erkennt der Roboter Abweichungen in der Lage und Störkonturen durch benachbarte Teile. Der »Griff in die Kiste« wird damit ein Stück realistischer. Bei Montageprüfungen ist der 3D-Einsatz von besonderer Bedeutung: Hier muß nicht nur das Vorhandensein, sondern auch der richtige Sitz oder die richtige Bauhöhe geprüft werden. Solche Prüfungen erfordern eine dreidimensionale Bildaufnahme und -auswertung. Nahtführungs- und Inspektionssysteme erlangten durch den 3D-Einsatz überhaupt erst Bedeutung. Denn hier muß die dreidimensionale Form der Naht bewertet werden, um Sicherheit über deren Qualität zu bekommen. Aber auch die klassischen 2D-Verfahren finden neue Märkte: In der Pharma-, Medizintechnik- und Lebensmittelindustrie steigen die Anforderungen an die Qualität und die Prozeßsicherheit mit den Möglichkeiten, diese zu überwachen. Hierzu gehören Prüfungen der Produkteigenschaften ebenso wie die Überprüfung der Produktkennzeichnungen. Die Oberflächenprüfung von Endlosprodukten wurde in der Vergangenheit hauptsächlich bei Metall, Glas und Papier eingesetzt, nun werden auch hochwertige Klarsichtfolien, Mehrschichtfolien und kaschierte Folien geprüft. Die starke Zunahme der Identifikation im Materialfluß mittels Kameratechnik und Bildverarbeitung erstaunt im ersten Moment, werden dort doch neben den klassischen Barcodes als Zukunftstechnologie RF-Tags eingesetzt.

Barcode mit Bildverarbeitung
Der Grund ist jedoch einleuchtend: RF-Tags haben zwar eine hohe Informationsdichte und können auch neu beschrieben werden. Sie liegen jedoch preislich noch deutlich über den klassischen Barcode-Etiketten. Neue 2D Codes bieten ebenso hohe Informationsdichten und liegen in der Herstellungen auf dem Niveau von Barcode-Etiketten. Solche 2D-Codes erfordern den Einsatz von Kamera-Lesetechnik und Bildverarbeitung. Aber auch beim herkömmlichen Barcode kommt immer häufiger Bildverarbeitung zum Einsatz. Denn die Leseraten der klassischen Barcodescanner erfüllen in bestimmten Fällen nicht die hohen Anforderungen der Kunden. Außerdem kann mit Bildverarbeitung auch Hand- und Maschinenschrift gelesen werden. Es gibt also viele gute Gründe, im Identbereich auf Kameras und Bildverarbeitung statt auf RF-Technik oder Scanner zu setzen. Neue Anwendungen der Bildverarbeitung im Materialfluß eröffnen sich beim Be- und Entladen von Paletten, Gitterboxen oder Bändern und beim Containerhandling. Überall dort, wo bereits in der Vergangenheit Foto- und Videotechnik eingesetzt wurden, liefert diese Technologie nun die Möglichkeit, neben der reinen Bildaufnahme und -speicherung auch eine automatische Auswertung zu integrieren. Großes Potential bietet die Sicherheitstechnik. Von der Biometrie (Fingerprint-, Iris- und Gesichtserkennung), deren Masseneinsatz ohne Bildverarbeitung nicht möglich wäre, bis zu zukünftig intelligenten Gebäudeüberwachungssystemen, werden alle Bereiche der Sicherheitstechnik in starkem Maß von dieser Technik beeinflußt. Die Bildverarbeitung hat auch in der Verkehrstechnik Einzug gehalten: Die Kontrollbrücken für die LKW-Maut sind hierfür ein sichtbares Zeichen. Dieser Markt wird ebenso an Bedeutung gewinnen wie die Bildverarbeitung zur Unterstützung des Autofahrers. Sei es der »intelligente Rückspiegel«, der beim Ausscheren vor Gefahren durch herannahende Fahrzeuge warnt oder der »Pre Crash-Sensor«, der vor dem Zusammenprall erkennt, daß ein Unfall droht und Schutzfunktionen aktiviert.
Dr.-Ing. Norbert Stein, Vitronic

Sonderausgabe:
Wer macht was? 2005
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