KI und neue optische Prüfverfahren wie Hyperspektralanalysen mit IR oder Polarisations-Bildgebung treiben aktuell die optische Qualitätskontrolle voran. Multiapertur- und Multimessstellen-Objektive beschleunigen die Prüfverfahren. Beides wichtige Faktoren, um auch in Hochlohnländern Qualitätsprodukte rentabel herstellen zu können.
KI im Aufwind
Aktuell erlebt der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) in allen Bereichen einen bemerkenswerten Aufschwung. Auch die industrielle Bildverarbeitung wird in zunehmenden Maß davon geprägt.
KI-gestützte Systeme analysieren Bilddaten mit extrem hoher Präzision und erkennen selbst kleinste Anomalien, die für herkömmliche Systeme nur schwer zu identifizieren sind. So werden nicht nur aktuelle Fehler frühzeitig erkannt und Ausschuss signifikant reduziert, sondern durch Analyse und Mustererkennung auch zukünftige Probleme vorhergesagt. Dies hilft Ausfallzeiten zu minimieren und die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen zu verlängern.
Sofortige Rückmeldungen
Durch sofortige Rückmeldungen werden Produktionsparameter automatisch angepasst und die Fertigungsqualität optimiert. Die Fähigkeit von KI aus Erfahrung zu
lernen, macht sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der modernen Fertigung und Qualitätskontrolle. Sie hilft Produktionslinien flexibler zu gestalten, die Produktqualität zu steigern und Betriebskosten zu senken.
Gerade in Hochlohnländern ist ihr Einsatz ein entscheidender Wettbewerbsvorteil — allerdings nur, wenn auch Bildsensor, Optik und Beleuchtung sorgfältig auf den Einsatz mit KI abgestimmt sind. Bildverarbeitungsspezialisten wie die Experten von Vision & Control liefern für die automatische Qualitätssicherung optische Prüfsysteme aus einem Guss.
Neue Einblicke mit spektralen Bilduntersuchungen
Die spektrale Bildgebung nutzt zur Untersuchung die charakteristischen Reflektions- und Transmissionseigenschaften von Stoffen im elektromagnetischen Spektrum.
Damit lassen sich die unterschiedlichsten Materialien eindeutig identifizieren. Der nahe Infrarotbereich und vor allem das kurzwellige Infrarot-Spektrum (SWIR = Short-Wave Infrared) bieten hier der Qualitätssicherung erstaunliche Möglichkeiten zur Analyse, etwa wenn Materialien von reflektierend auf transparent wechseln und umgekehrt.
Extreme Empfindlichkeit
Neuere SWIR-Sensoren, insbesondere solche auf InGaAs-Basis (Indium-Gallium-Arsenid), sind sehr empfindlich und haben eine hohe Auflösung. Zudem sind sie mittlerweile so kompakt und energieeffizient, dass ihr Einsatz auch in mobilen und platzsparenden Anwendungen erleichtert wird. Damit eröffnen sie der industriellen Bildverarbeitung mit Hyperspektralanalysen vollkommen neue Möglichkeiten. Allerdings stellen diese Untersuchungsmethoden auch sehr hohe Anforderungen an die dabei zum Einsatz kommenden Optiken. Besonders die Farbkorrektur(Chromatische Korrektion), das Streulicht-Management sowie
eine durchgängig hohe Transmission (Lichtdurchlässigkeit) sind hier gefordert.
Mit Polarisation Fehler frühzeitig erkennen
Die Polarisationsoptik und -Bildgebung erfährt derzeit ebenfalls spannende Entwicklungen, die sowohl die Forschung als auch die praktische Anwendung in vielen
Bereichen vorantreiben.
Polarisation ist eine physikalische Eigenschaft elektromagnetischer Wellen und somit auch des Lichts. Sie beschreibt die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldes dieser Wellen. Durch den gezielten Einsatz von Polarisatoren, polarisierenden Beleuchtungen und Polfiltern in optischen Systemen, werden so zum Beispiel Fehler oder Einschlüsse in Glas oder transparenten Kunststoffen sehr kontrastreich sichtbar, die sonst kaum oder gar nicht zu erkennen wären. Mit speziellen Polarisations-Kamerachips können dabei auch Winkel und Grad der Polarisation berechnet werden. Damit lassen sich beispielsweise frühzeitig Spannungen
in Gläsern erkennen - ein großer Vorteil bei der Qualitätskontrolle. Aber auch der Inspektion von Oberflächen eröffnen sich damit neue Optionen.
Schnelle Prüfung mit Multiapertur- und Multimessstellen-Objektiven
Zeit ist in der industriellen Fertigung ein entscheidender Wettbewerbsfaktor. Kurze Durchlaufzeiten und ein effizienter Einsatz von Produktionsressourcen tragen
maßgeblich zur Kostenreduktion und zur Steigerung der Produktivität bei. Die Integration mehrerer Prüfschritte und Prüftechnologien in einer einzigen Prüfstation
mit Multiapertur-Objektiven beschleunigt diesen Prozess. Zum Beispiel durch die gleichzeitige Überprüfung von Oberflächenbeschaffenheit, Maßhaltigkeit und Materialeigenschaften. Mit solchen Objektiven können verschiedene Kameras unterschiedliche Spektralbereiche oder Messmethoden abdecken, wodurch eine umfassende Qualitätsprüfung in einem einzigen Schritt erfolgt.
Umgekehrt bieten Multimessstellen-Objektive die Möglichkeit, mehrere Prüfstellen an einem Prüfplatz auf einem einzigen Kamerasensor abzubilden. Dies reduziert nicht nur die benötigte Anzahl an Kameras und Sensoren, sondern vereinfacht auch die Integration in bestehende Produktionslinien.
Fazit
So unterschiedlich die Produkte, so unterschiedlich sind auch die Anforderungen an die Qualitätssicherung. Mit Lösungen von der Stange kommt man hier nicht weit.
OEM-Dienstleister wie die Vision & Control GmbH verfügen über einen jahrzehntelangen Erfahrungsschatz in Sachen industrieller Bilderfassung und Auswertung.
Mit ihrem breiten Angebot an Objektiven , Beleuchtungen und Kamerasystemen aus einer Hand meistern wir die vielfältigen Herausforderungen für die Applikationen unserer Kunden. Andreas Wegner-Berndt, Geschäftsführer der Vision & Control GmbH, sagt dazu: „Unser Katalog mit Objektiven, Beleuchtungen und Vision-Systemen ist das Schaufenster unserer Technologien und Qualität und meist ein wichtiger Ausgangspunkt für kundenspezifische Anpassungen.“
erschienen in PC & Industrie 10/2024