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Die Qualitätssicherung sowie das Erkennen und Vermessen von Teilen gehören zu den Anwendungsfeldern, bei denen Vision Systeme überaus gefragt sind. Das Erfassen der genannten Teile – etwa zum Zweck einer Bin-Picking-Anwendung – ist allerdings nicht immer gleich einfach. Trotzdem gibt es für sie alle eine Lösung, sodass kein Bauteil unerkannt bleiben muss.

Ecken und Kanten erwünscht

Um festzustellen, ob die Anforderungen an die Bildverarbeitung zum Erkennen der Bauteile im Produktionsprozess erfüllt werden können, müssen erstmal verschiedene Möglichkeiten durchgetestet werden. Das liegt daran, dass Identifikationslösungen individuell sind und sich daher nicht pauschalisieren lassen. Diesen Vorgang kann man mit einem Fotografen vergleichen, der im Vorfeld verschiedene Beleuchtungstechniken ausprobiert sowie den Blickwinkel der Kamera festlegt.

Es ist einer Smartkamera erst dann möglich, Teile zu identifizieren, wenn ausschlaggebende Merkmale für sie zu erkennen sind. Dabei kann es sich um Kanten, Ecken, Löcher oder klar erkennbare Farbunterschiede handeln. Voraussetzung ist, dass sich das Teil gut von seinem Hintergrund unterscheiden lässt, da es im Blick der Kamera ansonsten mit diesem verschmilzt. Grundsätzlich kann eine Smartkamera mit dem menschlichen Auge verglichen werden: Sind die Umrisse und Merkmale eines Teils für einen Menschen schwer erkennbar, wird auch eine Kamera ihre Schwierigkeiten haben, dieses zu identifizieren. 

Kein Kontrast – was nun?

Besteht bei einem Teil ein zu kleiner Kontrast zu seinem Hintergrund, fällt es einem Vision System schwer, dieses zu erkennen. Denn dadurch sind die Geometrien des Bauteiles für die Kamera nicht klar ersichtlich, woraufhin zum Beispiel ein damit gekoppelter Cobot nicht weiß, wo er das Teil anpacken soll. Während einerseits die Farbe des Hintergrundes, auf dem sich das Bauteil befindet, geändert werden könnte, ist eine alternative Option mit der Beleuchtung zu experimentieren. Je nach Farbe des Teiles sowie des Hintergrundes ist eine andere Lichtfarbe vorteilhaft, um die Erkennbarkeit zu steigern. Um die passendste Lichtfarbe zu ermitteln, gilt wiederum die Devise: Probieren geht über Studieren. Während man sich natürlich am Spektrum verschiedenster Lichtfarben orientieren kann, wird beim praktischen Ausprobieren am schnellsten klar, welche Beleuchtung am geeignetsten ist.

Starke Reflexion – was nun? 

Ein weiterer Faktor, der die Erkennbarkeit eines Teiles für eine Smartkamera erschweren kann, ist eine zu starke Reflexion. Diese tritt vor allem bei Produkten oder Bauteilen auf, die über einen Metall- oder Lackanteil verfügen oder in Kunststofffolie verpackt sind. Wenn die Beleuchtung auf eines dieser Materialien trifft, führt dies häufig zu starken Überbelichtungen im Bild, wodurch große Teile für die Kamera nicht auswertbar werden. In solchen Fällen können Polfilter zum Retter in der Not werden. Die Verwendung dieser verringert das Auftreten der grellen Lichtpunkte, wodurch das Teil wieder erkennbar wird. 

Spezielle Techniken – Ja, bitte!

Manche Bauteile, wie zum Beispiel Gussteile, sind häufig mit Zeichen beschriftet. Diese Zeichen geben beispielsweise an, um welches Bauteil es sich handelt. Die Zeichen unterscheiden sich nämlich nur leicht von der Optik des restlichen Bauteiles. Diese Problematik kann mit einer speziellen Beleuchtungsmöglichkeit namens „Shape from Shading” gelöst werden. Dabei wird nacheinander das Bauteil von allen Seiten aus beleuchtet, wobei jedes mal ein Bild gemacht wird. Im Anschluss werden die Informationen dieser Bilder zu einem finalen Bild zusammengesetzt, wodurch Höhenunterschiede des Bauteils im Bild klar ersichtlich werden und die Zeichen somit einfach gelesen werden können.

 

 

 

 

 

 

 

Fazit  

Zusammengefasst kann man sagen, dass das Ziel von Vision Systemen darin liegt, Teile so erfolgreich und unmissverständlich wie möglich zu identifizieren – und das selbst unter erschwerten Bedingungen. Oftmals muss auch ein erfahrener Bildverarbeiter verschiedene Hardware sowie Techniken testen, um das beste Ergebnis zu erzielen. Neben den oben genannten Lösungen bei mangelndem Kontrast, starker Reflexion sowie Unleserlichkeit gibt es viele weitere individuelle Ansätze zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten. So können zum Beispiel verschiedenste Arten von Beleuchtungen zum Einsatz kommen oder Farbfilter zu Beseitigung von Störeinflüssen eingesetzt werden.

Wir bei SCHMACHTL freuen uns, Sie bei der Umsetzung Ihres Vision Systems mit unserem Fachwissen zu unterstützen.

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Ing. Günther Probst
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