Bildanalyse-Software

Wie verarbeiten Bildverarbeitungssysteme die von ihnen erfassten Bilder?

Sobald es ein Bild erfasst hat, muss das System das Ergebnis verarbeiten und analysieren, um eine Entscheidung zu treffen: einen Barcode lesen, einen Defekt erkennen, bestätigen, dass ein Kit alle Artikel enthält, oder ein Teil messen.

In der Vergangenheit bestand die einzige Möglichkeit, genügend Rechenleistung für die Bildanalyse zu erhalten, darin, das Bild an einen externen PC zu senden. Je nach Größe und Komplexität des Bildes kann dies einige Zeit in Anspruch nehmen, die Linie verlangsamen und einen separaten PC für diese Aufgabe erfordern.

Leistungsstarke Bildverarbeitungssysteme verfügen heute über eine eingebettete Verarbeitung, die die Berechnungen beschleunigt und mögliche Fehlerquellen reduziert.

Sobald es ein Bild erfasst hat, muss das System das Ergebnis verarbeiten und analysieren, um eine Entscheidung zu treffen: einen Barcode lesen, einen Defekt erkennen, bestätigen, dass ein Kit alle Artikel enthält, oder ein Teil messen.  

Arten von Bildanalyse-Tools

Je nach Aufgabe kann ein Bildverarbeitungssystem ein oder mehrere spezifische Bildanalysetools nutzen.

• Kantenerkennung/Extraktion – Eine Kante markiert in einem Bild eine deutliche Veränderung der Intensität. Solche Veränderungen markieren Diskontinuitäten in Tiefe, Ausrichtung und Material und ermöglichen es, die Grenzen von Objekten zu erkennen.
• Pixelzählung – Ein einfacher Algorithmus kann die Anzahl der Pixel auf jeder Graustufenstufe in einer Region von Interesse oder im gesamten Bild zählen und so Informationen liefern, die von anderen Funktionen verwendet werden.
• Blob-Erkennung – Verschiedene Regionen können identifiziert werden und liefern Informationen, die von anderen Funktionen verwendet werden.
• Muster-/Schablonenabgleich – Führungs- und Positionierungsfunktionen verwenden den Muster- oder Schablonenabgleich auf Teilen und Produkten, um die Position und Ausrichtung von Objekten zu bestimmen.
• Farbanalyse – Wenn die Farbe eines Objekts ein wichtiges Merkmal ist, gibt es mehrere Farbtools, einschließlich Farbextraktion und -segmentierung sowie Farbabgleich. 

Verwendung von Bildinformationen

Die aus dieser Bildanalyse gewonnenen Informationen sind nicht viel wert, wenn sie in der Kamera bleiben. Sie muss mit anderen Systemen geteilt werden, die sie nutzen können.

Zu diesem Zweck verwenden Bildverarbeitungssysteme industrielle Standardformate oder -protokolle, um Daten mit anderen Geräten auszutauschen, in der Regel über kabelgebundene Verbindungen. Diese Daten können dann auf viele Arten verwendet werden:

• Es kann eine nahegelegene speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) anweisen, einen Kolben zu betätigen, um defekte Teile vom Band zu stoßen.
• Es kann auf dem Display einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) angezeigt werden, sodass ein Bediener einen Herstellungsprozess überprüfen und Anpassungen vornehmen kann.
• Es kann mit dem Prozesskontrollsystem der Fabrik oder einem Manufacturing Execution System (MES) verwendet werden, sodass das System Anpassungen zur Optimierung des Herstellungsprozesses vornehmen kann.
• Es kann Sortiermechanismen in einem automatischen Sortiersystem auslösen, um ein Paket auf den richtigen LKW zu bringen. 

Bildbasierte Daten steuern auch größere Entscheidungen

Zusätzlich zu individuellen Aktionen an einzelnen Teilen, Produkten oder Verpackungen können die durch Bildverarbeitungsanwendungen generierten Daten auch zusammengefasst und zur Lösung größerer Geschäftsprobleme verwendet werden.

Unternehmen können die Daten beispielsweise nutzen, um die Ursachen für Verzögerungen, Defekte und verpasste Lieferungen zu finden. Verwendet ein Lieferant minderwertige Rohstoffe für sein Teil? Oder liegt das Problem daran, wie die Teile gelagert oder versandt werden? Werden die Arbeitnehmer unzureichend geschult? Die Bildverarbeitungsdaten können analysiert werden, um die Ursache des Problems zu identifizieren.

Andere Verwendungszwecke von Bildverarbeitungsdaten können sein:

• Wenn Sie erfahren, dass eine bestimmte Art von Teilen die Ablehnung der Baugruppen verursacht, in die sie eingebaut werden.
• Suchen und identifizieren Sie Teile, aktualisieren Sie ständig Ihren Bestand und sorgen Sie für eine genaue Auftragsabwicklung.
• Analysieren Sie große Datensätze mit einem Enterprise Resource Planning (ERP)-System, um langfristige betriebliche Entscheidungen zu treffen.
• Überprüfung von Fehlerraten und -typen, um festzustellen, wo Herstellungsfehler auftreten. 

Arten von Kommunikationsprotokollen

Es gibt eine Vielzahl von Protokollen, die in der automatischen Herstellung verwendet werden, von einfachen Ein/Aus-Signalen, die über eine direkte Verbindung gesendet werden, bis hin zu anspruchsvollen Industrieprotokollen wie Ethernet/IP, Profibus und DeviceNet und vielen anderen.

Interoperabilität ist zwar weit verbreitet, d. h. Sie können das beste Gerät für eine bestimmte Aufgabe kaufen und sicher sein, dass es mit all Ihren vorhandenen Geräten kommunizieren kann, aber es ist nach wie vor so, dass verschiedene Hersteller das eine oder andere Protokoll bevorzugen, und es gibt viele proprietäre Standards.

Bildverarbeitungssysteme können so konfiguriert werden, dass sie mit praktisch allen Industrieprotokollen interoperabel sind und ihre Informationen in einer Form bereitstellen, die leicht zur Verbesserung automatischer industrieller Abläufe genutzt werden kann.