VISIONSSYSTEME

Visionssysteme als Schlüsselelement der Qualitätskontrolle

Vision-Systeme sind ein integraler Bestandteil von Industrie 4.0, da eine Lösung für die automatisierte Qualitätskontrolle entwickelt wird. Die weite Verbreitung und die immer präzisere Funktionsweise von Visionssystemen sind die wichtigsten Faktoren, die zu ihrer immer größeren Beliebtheit beigetragen haben. Etisoft entwickelt seit Jahren Visionssysteme für Produktion, Lager, Sortierzentren, Großhandel und viele andere Branchenunternehmen. Wir bieten die innovativsten und unentbehrlichsten Lösungen an, die perfekt auf die Bedürfnisse moderner Unternehmen zugeschnitten sind. Wie können die Hersteller davon profitieren? Steigerung der Produktionsqualität, Verbesserung der Kontrollen, Eliminierung fehlerhafter Produkte, dadurch Reduzierung der Reklamationen und der Kosten.

Was sind Visionssysteme?

Definitionsgemäß besteht ein Vision-Systemen im Wesentlichen aus einem System von Kameras und Bildsensoren sowie der für die Bildverarbeitung und -analyse zuständigen Software. Die Kamera, die das Bild aufnimmt, ist die Grundlage des Systems. Auch Bildsensoren sind wichtig. Während jedoch die ersten industriellen Visionssysteme oft fast ausschließlich aus Kameras bestanden, sind es heute viel komplexere Systeme, die aus einer Vielzahl von elektronischen Geräten und Software bestehen und mit den Systemen der Kunden kommunizieren. Die Art und Weise, wie die Vision-Systeme arbeiten, hängt vom Prozess, dem zu prüfenden Objekt und den Anforderungen des Kunden ab. Die gängigste Praxis besteht in der Verwendung von Systemen, bei denen das zu prüfende Objekt mit einem gespeicherten Muster verglichen wird. Stimmt das Produkt überein, wird es zu den weiteren Produktionsprozessen in der Linie weitergeleitet. Umgekehrt kann das System bei Feststellung eines Verstoßes je nach Problem und Bedarf des Kunden eine von mehreren Aktionen auslösen, z. B.

• eine Meldung zum Anhalten der Linie senden und warten, bis der Bediener eingreift und die Inspektion wieder aufnimmt,
• durch akustische Signale und Informationen auf dem Bedienfeld auf die fehlende Übereinstimmung hinweisen,
• ohne die Linie anzuhalten, die Produkte in das Entleerungssystem umleiten.

In jedem Fall ist eine Software zur Analyse der Situation, der Daten des Modells und der spezifischen Art der Reaktion erforderlich. Moderne Vision-Systeme, auch die von Etisoft , sind zudem an die Fertigungslinie angebunden, sodass die Inspektion effizient und ohne Produktionsstopp durchgeführt werden kann und die Reaktionen automatisiert sind. Außerdem sorgen wir mit einer geeigneten Beleuchtung dafür, dass die Objekte unabhängig von der Tageszeit immer richtig beurteilt werden können.

Woraus bestehen intelligente Visionssysteme?

Die wichtigsten Komponenten von Vision-Systemen für die Qualitätskontrolle:

• Kamera oder Kamerasysteme,
• Beleuchtung, Bildsensoren,
• Algorithmen mit KI/Deep Learning oder klassische Methoden,
• Systemkonfigurator,
• Software und Ausrüstung für die Integration.

Wie funktioniert ein Visionssystem?

Industrielle Vision-Systeme können je nach Aufgabenstellung eine Vielzahl von Parametern verarbeiten, analysieren und messen. Die Systeme analysieren die Objekte nach ihren individuellen Merkmalen. Die wichtigsten Merkmale sind in der Regel Form und Farbe oder die Lage des Elements und seiner Teile zueinander.

Die folgenden Prozesse müssen umgesetzt werden, damit die Vision-Systeme in der Automatisierungstechnik ihre Aufgaben richtig erfüllen können:

1. Installation eines Visionssystems,
2. Speicherung einer ausreichenden Anzahl von Fotos des Objekts,
3. Erstellung von Bildverarbeitungsalgorithmen,
4. Integration mit der Produktionslinie und dem System des Kunden,
5. Sicherstellung der Unterstützung aller erforderlichen Referenzen und der Wiederholbarkeit des Systems.

Visionssysteme – welche Probleme können sie lösen?

Produktionsfirmen sehen sich jeden Tag mit einer Reihe von Herausforderungen konfrontiert. Moderne Qualitätskontrollsysteme können in einigen Fällen ein äußerst hilfreiches Werkzeug sein.

Erstens, bei häufigen Retouren und Reklamationen – die Visionssysteme können Fehler, die während der Produktion entstehen, sehr gut erkennen. Die zweite Situation entsteht, wenn neue Qualitätsstandards oder Kundenerwartungen auftauchen, die von den Unternehmen erfüllt werden müssen. Der dritte Punkt ist die Notwendigkeit, Mitarbeiter in der Qualitätskontrolle durch Maschinen zu ersetzen. Ein weiterer Aspekt ist der Gesundheits- und Sicherheitsaspekt – durch den Einsatz von Vision-Systemen kann die Notwendigkeit für die Anwesenheit von Menschen in gefährlichen Situationen verringert werden.

Intelligente Visionssysteme in der Praxis

Die Visionssysteme für die Qualitätskontrolle bieten unterschiedliche Funktionen:

• Überprüfung der Qualität der Produkte oder Halbfertigprodukte (Übereinstimmung der Abmessungen, Formen, Konturen),
• Überprüfung der Richtigkeit der Montage und der Verbindung von Elementen,
• Überprüfung der richtigen Verpackungsweise (Anzahl der Stücke in der Verpackung und die Richtigkeit ihrer Lage),
• Überprüfung der Übereinstimmung vorbereiteter Produkte mit der Bestellung des Kunden oder den Vorgaben,
• Analyse der Genauigkeit der gedruckten Etiketten und der Richtigkeit der gedruckten Farben,
• Überprüfung der richtigen Warenkennzeichnung und die Genauigkeit der auf dem Produkt angebrachten Kennzeichnungen.

Tag für Tag optimieren die Visionssysteme die Arbeit an den Produktionslinien, in den Lagern und in den Sortieranlagen. Sie arbeiten rund um die Uhr unter schwierigen Bedingungen und ersetzen die mühsame Arbeit der Menschen. Es ist daher keine Überraschung, dass die Nachfrage des Marktes nach Visionssystemen in der Produktion weiter steigt.

Montage und Implementierung

Es besteht kein Zweifel daran, dass die Visionssysteme eine Schlüsselrolle in der Automatisierung von Prozessen spielen. Um wirklich nützlich zu sein, müssen sie jedoch richtig installiert und programmiert werden. Es ist hervorzuheben, dass die Installation nicht nur die Kamera selbst umfasst, sondern auch die Beleuchtung, das Bedienfeld und die Verkabelung für den Anschluss an die Produktionslinie. Eine wichtige Rolle spielt in dieser Phase der Integrator, d. h. eine entsprechend vorbereitete Person, die für die korrekte Implementierung des Videosystems verantwortlich ist. Er sollte die richtigen Kamera- und Beleuchtungsparameter auswählen. Die Auswahl der richtigen Ausrüstung für die Art der Aufgabe, die das Visionssystem in einer bestimmten Anwendung erfüllen soll, ist ebenfalls wichtig. 

Integration mit der Produktionslinie

Industrielle Vision-Systeme sind heute weit mehr als nur einfache Systeme, die in der Lage sind, Abweichungen von der Norm zu erkennen. Wenn das System erkennt, dass das Produkt einen Fehler aufweist, leitet es automatisch Maßnahmen ein, um den Fehler zu beheben. Das erwarten Unternehmen heute von Visionssystemen in der Fertigung, Montage, Verpackung und allen anderen Anwendungen. Aus diesem Grund ist der Aufbau einer geeigneten Kommunikation mit den Systemen des Kunden und der Produktionslinie sehr wichtig. Wir empfehlen, diese Arbeiten den Fachleuten von Etisoft zu überlassen, die über langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet verfügen. Darüber hinaus installieren und implementieren wir Vision-Systeme im Automatisierungsbereich in einer Vielzahl von Branchen.

Visionssysteme und ihre Flexibilität

An den Produktionslinien, im Großhandel, in den Sortieranlagen und an vielen anderen Stellen wird mit einer Vielzahl von Produkten umgegangen. Wie können Visionssysteme dieser Vielfalt an Aufgaben und Arten von Produkten gerecht werden? Unsere hochmodernen industriellen Vision-Systeme sind mit der richtigen Software in der Lage, sich an individuelle Aufgabenstellungen und Prüfpunkte anzupassen. Das System kann so programmiert werden, dass es mehrere Aufgaben für einen einzelnen Prüfpunkt oder ein einzelnes Produkt durchführt, so dass die automatische Prüfung mehrerer verschiedener Merkmale gewährleistet ist. Mit anderen Worten: Der Benutzer muss überhaupt nicht eingreifen, damit das Visionssystem eine ganz andere Aufgabe ausführt als die, die es gerade ausgeführt hat. Nach dem Erkennen von fehlerhaften Formen des Produkts, kann es gleich die gegenseitige Lage der Elemente eines völlig anderen Produkts bestimmen. Dies erfordert jedoch die vorherige Arbeit eines erfahrenen Integrators.

Warum werden Visionssysteme benötigt?

Die obige Frage kann auch ganz anders gestellt werden: Warum ist Automatisierung überhaupt notwendig? Die Vision-Systeme sind aus der Automatisierungstechnik nicht mehr wegzudenken. Sie sind ihr konstitutives Element. Sie gehören also zu den Systemen, die den größten Einfluss auf die Entwicklung der Automatisierung haben. Da der menschlichen Wahrnehmung Grenzen gesetzt sind, kann auch dem konzentriertesten und sorgfältigsten Mitarbeiter einmal ein Fehler unterlaufen. Dies wird durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst, wie z. B. die Tageszeit, die Vielzahl von Reizen in der Produktionshalle oder die Verfassung des Mitarbeiters. Der Ersatz menschlicher Arbeitskraft durch Robotersysteme ist eine seit langem erprobte Lösung. Heute nimmt sie jedoch eine ganz andere Dimension an, wie die industriellen Visionssysteme zeigen. Die Automatisierung ist sinnvoll, weil Roboter bessere, effizientere und präzisere Arbeit leisten als Menschen. Das zeigen die Visionssysteme, die:

• bei der Wahrnehmung von Details besser sind,
• nicht ermüden und eine gleichbleibend hervorragende Leistung garantieren,
• ohne Unterbrechung arbeiten können,
• schneller als Menschen handeln,
• Analysen ohne Anhalt der Produktionslinie durchführen können,
• Multifunktional sind, da sie nicht nur Fehler erkennen, sondern auch – wenn ein Verstoß festgestellt wird – eine von mehreren Maßnahmen durchführen.

Vision-Systeme in der Produktion und vieles mehr

Visionssysteme werden hauptsächlich zur Qualitätskontrolle eingesetzt. Dabei kann es sich jedoch sowohl um eine Produktqualitätskontrolle handeln als auch darum, den Produktions- oder Verpackungsprozess selbst zu kontrollieren. Eine wichtige Aufgabe von Vision-Systemen ist die Fehlererkennung, die auf der Analyse von Mustern beruht. Am häufigsten kommen Vision-Systeme in der Produktion zum Einsatz.

Visionssysteme in der Fertigung können in verschiedenen Phasen des Produktentwicklungsprozesses eingesetzt werden. Sie beginnen damit, zu analysieren, ob die einzelnen Komponenten stimmen, und verbinden sie dann miteinander. Wird ein Fehler erkannt, wird ein Signal erzeugt, das den Roboter oder einzelne Umschalter zur Fehlerbehebung auslöst. Wenn dies nicht möglich ist, wird das Produkt an den Anfang der Produktionslinie transportiert oder einfach aus der Linie entfernt.

Im Verpackungsbereich werden Visionssysteme eingesetzt, um die Lage des Produkts in Bezug auf die Vertikale und die Horizontale sowie in Bezug auf die Verpackung zu kontrollieren. All dies geschieht, um Beschädigungen der Ware zu vermeiden und um sicherzustellen, dass die Position der einzelnen Produkte in den Packstücken einheitlich ist. Darüber hinaus analysiert ein Vision-System auch die Qualität der Verpackung und identifiziert Farbunregelmäßigkeiten, Falten und andere Mängel.

Visionssysteme in der Kommissionierung haben ähnliche Aufgaben wie in der Verpackung. Dieses Mal wird jedoch die Sammelverpackung geprüft. Die Position der einzelnen Einzelpackungen wird ebenso kontrolliert wie die Stückzahl der Sammelverpackung.

Oben wurden die häufigsten Anwendungen von Vision-Systemen angegeben. Heute können sie viel mehr tun. Visionssysteme werden überall dort eingesetzt, wo sie:

• die Arbeitseffizienz erhöhen können,
• die Betriebskosten senken können,
• Produktqualität verbessern können,
• Fehleranzahl reduzieren können.

Die oben genannten Maßnahmen führen, direkt oder indirekt immer, zu einer Erhöhung der Gewinne des Unternehmens. Manchmal geschieht dies durch eine Erhöhung der Produktion, manchmal durch eine Verringerung der Retouren oder auf andere Weise.

Intelligente Kameras – was sollte man wissen?

Ein Videorekorder ist eine der wichtigsten Komponenten von Vision-Systemen. Die Wahl des Kameratyps ist abhängig von den Besonderheiten der Branche, der Art der Prüfung und des Produkts. Im Folgenden finden Sie Beispiele für die am häufigsten in Visionssystemen eingesetzten Typen intelligenter Kameras:

• Ein System das auf einer Zeilenkamera basiert, erlaubt das Objekt Zeile für Zeile abzutasten. So entsteht ein vollständiges Bild des jeweiligen Elements. Besonders bei hoher Produktion und sich schnell bewegenden oder großen Objekten ist eine solche Kamera sinnvoll. Zeilenkameras eignen sich gut zur Überprüfung von Farbe, Abmessungen, Position oder Beschaffenheit von Produkten.
• Eine moderne Lösung ist der Einsatz von fortschrittlichen 3D-Kameras, mit denen eine Tiefenwirkung erzielt werden kann, die eine sehr detaillierte Kontrolle der einzelnen Parameter ermöglicht. Sie bewähren sich überall dort, wo eine dreidimensionale Prüfung erforderlich ist.
• Vision-Systeme in der Produktion können auch Flächenkameras (Matrixkameras) verwenden, die problemlos zweidimensionale Bilder erzeugen können. Sie eignen sich gut für die Kontrolle der Montage oder die Überprüfung der Produktkennzeichnung.
• Manchmal ist es erforderlich, Produkte von mehreren Seiten gleichzeitig oder Produkte mit großen Abmessungen oder unregelmäßigen Formen zu prüfen. In diesen Fällen werden Multikamerasysteme eingesetzt.

Visionssysteme bei Etisoft

Um die Vorteile solcher Lösungen voll ausschöpfen zu können, sollten bei der Auswahl eines Anbieters für industrielle Visionssysteme folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• sichere Implementierung und Nutzung; (dabei sind eine Voranalyse vor Ort, eine Simulation und die anschließende Lieferung von qualitativ hochwertigen und zertifizierten Ausrüstungen, die den festgelegten Normen entsprechen, unbedingt notwendig);
• laufende Überwachung des Systems durch erfahrene Fachleute;
• reibungsloser Kundendienst, technische Unterstützung und – falls erforderlich – Sicherstellung von Ersatzgeräten.

All dies wird von Etisoft für seine Kunden zur Verfügung gestellt. Wir sind seit Jahren auf dem Markt und gehören zu den führenden europäischen Herstellern von Visionssystemen. Wir arbeiten mit Kunden aus den unterschiedlichsten Branchen zusammen und verfügen daher über das notwendige Wissen und die Erfahrung, um maßgeschneiderte Lösungen zu finden. Wir verwenden die hochwertigsten Geräte und Software, die Bilder in 2D oder 3D analysieren. Unsere Vision-Systeme lassen sich problemlos mit MES-Systemen konfigurieren. Industrielle Visionssysteme, die von Etisoft geliefert, montiert und in Betrieb genommen werden, bringen die Automatisierung mit Sicherheit auf ein neues Niveau. Sie sorgen für einen effizienteren und reibungsloseren Ablauf von Produktionsprozessen und vielem mehr, was die Funktionsfähigkeit des gesamten Unternehmens verbessert und die Kundenzufriedenheit erhöht. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf. Wir informieren Sie gerne über unser Angebot.