Die Kamera ist am Greifer des Roboters angebracht. © Vista

An den Greifarmen der beiden 6-Achs-Roboter sind jeweils Kamerasysteme mit Ringlicht und Laserprojektoren angebracht. Sie erzeugen Bilder und 3D-Daten der relevanten Merkmale. Die Bildverarbeitungssoftware 'MVTec Halcon' analysiert die Aufnahmen und misst unter anderem Abstände, Tiefen, Dicken und Positionen der Bauteile. Gleichzeitig steuert die Software die Bewegungen der Roboter.

Die Roboter fahren eine Vielzahl verschiedener Messpunkte auf der Bodenwanne an. © Vista

Zum Einsatz kommt die sogenannte Flex-Inspect Platform von Vista. Bei einem Automobilzulieferer wurde sie als Inline-Lösung direkt in die Fertigung integriert. Ziel war ein vollständig automatisierter Messprozess innerhalb der Taktzeit der Produktion – etwas, das manuell nicht möglich gewesen wäre.

„Um diese Ziele zu erreichen, war klar, dass eine Lösung nur auf Basis von Machine Vision funktionieren kann. Die Technologie bietet eine große Flexibilität, schnelle Prozessintegration und arbeitet, anders als Sensoren, auch dann noch zuverlässig, wenn die Kamera nicht zu 100 Prozent genau positioniert ist“, erklärt Peter Denzinger, Vice President of Engineering bei Vista.

Eine zentrale Rolle spielt dabei die sogenannte Hand-Auge-Kalibrierung. Sie synchronisiert die Koordinatensysteme von Roboter und Kamerasystem. Erst dadurch kann der Roboter seine Position im Verhältnis zu Bauteil und Laser exakt bestimmen.

Möglich werde das durch die umfangreiche Bibliothek der Software. Nach Angaben von MVTec umfasst sie mehr als 2.100 Operatoren für unterschiedliche Bildverarbeitungsaufgaben.

„Mit MVTec arbeiten wir bereits seit dem Jahr 2008 zusammen. In diesem Fall haben wir uns für die Software von MVTec entschieden, denn nur hier bekommen wir die notwendige Funktionsvielfalt und Kompatibilität“, sagt Peter Denzinger.

Im Produktionsprozess bewegen sich die Roboter unabhängig voneinander zu definierten Messpunkten

Alle Messpunkte werden in ein gemeinsames globales Koordinatensystem eingebettet, sodass relative Messungen zwischen mehreren Bildaufnahmepositionen durchgeführt werden können.

Im Produktionsprozess bewegen sich die Roboter unabhängig voneinander zu definierten Messpunkten. Die Software bestimmt dabei die exakten Positionen relevanter Merkmale in Real-World-Koordinaten. Anschließend erfolgt die Bewertung: „bestanden“ oder „nicht bestanden“. Dafür werden die Messwerte mit festgelegten Toleranzgrenzen abgeglichen – und zwar in Echtzeit. Die verschiedenen Bildverarbeitungsverfahren übernehmen dabei unterschiedliche Aufgaben. „Surfaced Based Matching“ lokalisiert relevante Objekte im Bild besonders präzise. „Sheet-of-Light“ rekonstruiert mithilfe von Laserlinien die Objektoberfläche und ermöglicht Höhenmessungen. „Edge Extraction“ wiederum erkennt Kanten und Linien mit Subpixelgenauigkeit.

Dieser Ablauf wiederholt sich für jedes einzelne Merkmal des Werkstücks. Sind alle Messungen abgeschlossen, können zusätzlich Lehrenmessungen oder 3D-Offsets berechnet werden.

„Eine der großen Stärken von MVTec Halcon ist sicherlich die große Bibliothek. Mit den über 2.100 Operatoren können wir für verschiedene Tätigkeiten die richtige Methode anbieten. Das erhöht für Unternehmen enorm die Flexibilität, da sie viele verschiedene Tätigkeiten mit Halcon durchführen können“, sagt Jan Gärtner, Produktmanager Halcon bei MVTec.

Potenzial für Machine Vision in der Industrie

Die Lösung befindet sich inzwischen seit einem kompletten Produktzyklus im Einsatz. Laut Vista konnten dabei sämtliche strategischen Ziele erreicht werden – insbesondere die Qualitätssteigerung der Bauteile.

„Wir waren auch nach der Inbetriebnahme in engem Austausch mit dem Kunden. Darum wissen wir, dass alle strategischen Ziele erreicht werden konnten. Vor allem die Qualitätsverbesserung bedeutet für den Kunden einen Vorteil im Vergleich zum Wettbewerb. Für die Zukunft rechnen wir insbesondere in der Automobilindustrie mit wachsenden Anwendungsbereichen, gerade bei Inspektionslösungen, die mit künstlicher Intelligenz arbeiten. Dafür sind wir mit Vistas Flex-Inspect Platform in Verbindung mit MVTec Halcon schon heute sehr gut aufgestellt“, erklärt Peter Denzinger.

Auch bei MVTec sieht man großes Potenzial für Machine Vision in der Industrie. „Die Lösung von Vista zeigt, wie variabel Machine Vision eingesetzt werden kann und welche Vorteile sich daraus für Kunden ergeben. Dass Mitarbeitende von monotonen Arbeiten entlastet werden und vollautomatisch produziert wird, häufiger sogar schneller und genauer als zuvor, bringt Unternehmen enorme Wettbewerbsvorteile“, sagt Jan Gärtner.