Machine Vision in der industriellen Automatisierung

Machine Vision ist die Studie, die Funktion vom biologischen Gesichtssinn durch Computer und visuelle Sensoren zu ersetzen. Es erfasst Bilder von objektiven Dingen zu versuchen, sie zu verstehen und zu analysieren, zu verarbeiten und zu interpretieren, um sie zur Erkennung und Differenzierung zu verwenden.

Bildverarbeitungssysteme erfassen typischerweise Bilder durch Industriekameras. Es  überträgt die Bilder zur digitalen Verarbeitung an eine Verarbeitungseinheit. Anhand von Informationen wie Farbe, Helligkeit und Pixelverteilung bestimmt es die Integrität, Größe, Form, Farbe und andere Merkmale vom detektierten Objekte. Anhand der Ergebnisse von der Analyse wird beurteilt, ob die geprüften Artikel die Anforderungen von der Produktion und der Anwendungen erfüllen.

Ein Bildverarbeitungssystem besteht aus Industriekameras (Objektive), Lichtquellen und Software für Bildverarbeitung. Industrielle Kameras und Objektive werden verwendet, um zu detektierende Objekte oder Bereiche zu fotografieren. Die erfassten Bilder von der Objekte in Bildsignale umzuwandeln. Die Lichtquelle beleuchtet das zu testende Objekt oder den zu testenden Bereich, sodass das Objektiv das Bild erfasst. Software für Bildverarbeitung analysiert die Eigenschaften von den messenden Objekte oder Bereiche basierend auf dem Bildsignal. Ergebnisse der Verarbeitung werden ausgegeben.

Das Erfassungssystem mit CCD in der maschinellen Bildverarbeitung erfordert, dass das optische System eine klare Abbildung, eine starke Lichtdurchlässigkeit, weniger Streulicht, eine gleichmäßige Verteilung von der Beleuchtung der Bildoberfläche, eine geringe geometrische Verzerrung der Bilder, eine ausreichende relative Apertur und eine einstellbare Apertur der Brennweiten aufweist. Aufgrund des langen lichtempfindlichen Bereichs einer Zeilenkamera CCD ist im Allgemeinen ein Objektiv mit einem größeren Sichtfeld erforderlich. Entsprechend dem Abbildungsprinzip werden die Brennweite vom Objektiv, die relative Öffnung und das Sichtfeld vom Objektiv bestimmt. Je größer die relative Apertur, desto mehr Lichtenergie wird gesammelt und desto höher ist die Beleuchtungsstärke vom Bildfeld. Die Anpassung der Blende wird durch die Helligkeit angepasst.

Machine Vision wird hauptsächlich in der Halbleiter- und Elektronikindustrie eingesetzt, z. B. bei PCD Leiterplatten, SMT Oberflächenmontage, Reflow Löten, elektronischen Verarbeitungsgeräten, Qualitätsprüfung und Sortierung vom Express und andere Anwendungen. 3D Bildverarbeitung wird hauptsächlich in Obst und Gemüse, Holzsorten, Backwaren, Kosmetika, elektronischen Bauteilen und pharmazeutischen Produkten eingesetzt.

Die maschinelle Bildverarbeitung ersetzt die herkömmliche manuelle Erkennungsmethode für objektive Messungen, wodurch der Gutstückanteil, Produktqualität und Produktionseffizienz verbessert werden. Minderwertige Produkte werden früh im Produktionsprozess verschrottet, wodurch Kosten gespart, Abfall reduziert und die Produktion automatisiert wird. Diese Technik ist ideal für die Abbildung von Merkmalen der Produkte wie Höhe, Form, Menge und sogar Farbe. Maschinelles Sehen zeichnet sich bei quantitativen Messungen durch Geschwindigkeit, Genauigkeit und Wiederholbarkeit aus. In einer Produktionslinie können Bildverarbeitungssysteme Tausende von Teilen pro Minute durch Musterabgleich prüfen und auf einfache Weise Details von Objekten analysieren, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind.

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