Thomas Wittkopp Industrielle Bildverarbeitung
Bildverarbeitung findet schon vor der Linse statt...
Jedes Projekt beginnt mit einer Machbarkeitsstudie an Musterteilen. Wenn nicht schon vorhanden entsteht in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden ein Fehlerkatalog. Dieser ist Grundlage für die entstehende Prüfalgorithmik.
Die Umsetzung der Prüfalgorithmen zu einer inline-prozessfähigen Software erfolgt in C/C++. Dazu steht eine umfangreiche Bibliothek und Laufzeitumgebung zur Verfügung. Unterstützt werden die üblichen Intel-/AMD- aber auch ARM-Plattformen. Die Software ist stets portabel, um auch die zukünftigen Plattformen nutzen und unterstützen zu können.
Eine Bildverarbeitungssoftware ist nichts ohne die entsprechende Hardware. Kamera und Abbildungsoptik werden der Aufgabe entsprechend gewählt. Wo nötig wird auf speziell angepasste Beleuchtungssysteme aus eigener Herstellung zurückgegriffen, denn Bildverarbeitung findet schon vor der Linse statt.
Sehen Sie selbst:
Prüfung: Wenn mal etwas schief geht
Zu sehen sind die Lötkontakte eines Relais. Typische Prüfaufgabe ist die Ausrichtung der Kontakte zu prüfen. Diese können durch Produktions- oder Handhabungsfehler verdreht oder verbogen sein und sind dann nicht mehr weiter verarbeitbar. Prüfungen erfolgen innerhalb der Rechteckflächen (Prüffenster). Die von der Bildverarbeitung automatisch ermittelte Lage der Kontakte wird durch Balken dargestellt. Im Fehlerfall sind die Balken rot.
Die Realisierung erfolgte auf einem System mit TI AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8 und USB-Kamera mit 752 x 480 Pixeln.
Identifikation: Wenn es mal schwierig wird
Werkstücke können durch Data-Matrix-Codes (DMC) identifiziert werden. Sie werden durch bedrucken, durch stempeln oder wie hier durch einschlagen auf der Werkstückoberfläche aufgebracht. Gelegentlich kann der Code schlecht lesbar sein. Einzelne Teile oder Bereiche des DMC können fehlen, beschädigt sein oder geringen Kontrast haben. Bis zu einem gewissen Grad werden Fehler vom DMC toleriert. Trotzdem sollte die Bildverarbeitung, die der Dekodierung vorgelagert ist, möglichst alles vom DMC rekonstruieren.
Im hier aufgeführten Beispiel wurde ein Data-Matrix-Code durch Körnereinschlag auf eine Aluminiumplatte übertragen. Aufgabe der Bildverarbeitung ist die Körnereinschläge zu erkennen auch wenn diese nicht exakt in einem Raster angeordnet sind und eine geringe Körnertiefe haben. Obwohl die Positionierung des Körners nicht exakt in einem Raster erfolgt ist und die Körnereinschläge nicht exakt gleich tief sind...
...kann die Bildverarbeitung alle Körnereinschläge wiederfinden. Sie sehen die sichere Identifizierung der ungleichmäßigen Körnereinschläge anhand der roten Punkte. Die Lage, Ausrichtung und das Format (hier 18 x 18) des DMCs werden automatisch erkannt. Das Punktemuster kann nun genauso wie der übliche, aus schwarzen und weißen Quadraten bestehende Data-Matrix-Code in lesbaren Text verwandelt werden.
Die Realisierung erfolgte auf einem System mit TI AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8 und USB-Kamera mit 752 x 480 Pixeln.
Inline-Prüfung: Wenn es undurchsichtig wird
Ein Polystyrolbecher ist auf seine optischen Eigenschaften zu prüfen. Es handelt sich um ein Spritzgusswerkstück aus optisch transparentem Kunststoff. Zur Qualitätsbeurteilung wird der Becher auf mögliche Einschlüsse, Kratzer und Oberflächenabdrücke untersucht. Am rechten Rand des Bildes (grünes Rechteck) sind auf dem Becherboden durch Verunreinigung des Spritzgusswerkzeugs Grübchen entstanden. Mit bloßem Auge bei normaler Beleuchtung sind diese Schäden am Werkstück kaum zu bemerken. Mit Hilfe einer ausgeklügelten Beleuchtung und darauf abgestimmten Bildverarbeitungssoftware wird dieser Fehler automatisch erkannt und führt zur Aufforderung das Spritzgusswerkzeug zu kontrollieren bevor jeder Becher die individuelle Handschrift des Spritzgusswerkzeugs trägt.
Im Bild rechts ist obiger Ausschnitt vergrößert dargestellt. Klar erkennbar sind die Grübchen.
Und hier erkennt man, dass auch die Bildverarbeitungssoftware diesen Fehler bemerkt (rote Konturlinie).
Die Realisierung erfolgte auf Intel® Core™2 Duo Prozessor 3GHz und USB-Kamera mit 2560 x 1920 Pixeln. Linienintegration erfolgt in Kürze.