Vision-Systeme können schnell zu komplexen Angelegenheiten werden. Mit neuer Software lässt sich die Inspektionserstellung jedoch schnell und einfach durchführen.

Eine Kamera und das passende Zubehör für ein Vision-System sind meist schnell gefunden. Sobald es aber um die eigentliche Inspektion – also die der Software – geht, wird ebenso schnell klar, dass ein Vision-System eine sehr komplexe Angelegenheit werden kann. Einfach, flexibel, skalierbar, von jedem erlernbar und schnell sind Begriffe, die in Verbindung mit der Erstellung von Inspektionen eigentlich nicht fallen. Dank neuer Software wird die Inspektionserstellung jedoch zum Kinderspiel und für jeden beherrschbar.

Bildverarbeitungswissen im IoT

Die Industrie 4.0 ist in aller Munde, und mit dem Internet der Dinge oder auch Internet of Things (IoT) kann jeder teilweise jetzt schon jederzeit jede Information, jeden Status eines Geräts von überall aus abrufen. Alles ist miteinander vernetzt. Auch Industriekameras sind mittlerweile überall im Einsatz und ermöglichen nicht nur Qualitätsprüfungen, sondern – im Sinne der Industrie 4.0 – auch eine weltweite Live-Produktionsüberwachung. Natürlich muss dies sicher sein, sowohl im Sinne von zuverlässig als auch geschützt. Nicht zu unterschätzen ist auch die schier unfassbare Menge an Daten, die erzeugt werden. Diese auf das Wesentliche zu reduzieren, ist eine weitere Herausforderung der neuen Industrie-Evolution. Last, but not least fehlt noch die eigentliche Inspektion. Es reicht demnach nicht aus, „nur“ Softwareentwickler zu sein, Bildverarbeitungswissen ist für Industrie 4.0 Inspektionen ebenso erforderlich.
Das Problem in der aktuellen Wirtschaftsboomphase ist aber, dass Deutschland zwar eine hohe Anzahl an Softwareentwicklern besitzt, jedoch verfügen die wenigsten über Bildverarbeitungswissen. Damit kann der aktuelle und der kommende Bedarf an Industrie 4.0 Inspektionen nicht mehr gedeckt werden. Verschärft wird diese Situation durch den generellen Fachkräftemangel.

Inspektionserstellen ohne Expertenwissen

Den Fachkräftemangel besonders im Bildverarbeitungsbereich hat MATRIX VISION früh erkannt und aus diesem Grund das mvIMPACT Configuration Studio kurz mvIMPACT-CS auf den Markt gebracht. Das Unternehmen zeigt damit, wie intelligentes Inspektionserstellen geht – weder Programmierfachwissen noch Bildverarbeitungs-Know-how werden hierbei benötigt. Der Vorteil von mvIMPACT-CS ist, dass es den digitalen Bildverarbeitungsexperten gleich mitliefert: Eine von einer Kamera aufgenommene Szene wird automatisch ausgewertet. Die dafür passenden Algorithmen und bei Bedarf auch Filter werden von der Software selbstständig ausgewählt und auch gleich automatisch richtig parametrisiert. Das in die Software integrierte "mvIMPACT-CS Expertenteam" ist jederzeit verfügbar, 24 Stunden, 7 Tage die Woche. Es muss weder Anfahrt bezahlt, noch ein Wartungsvertrag abgeschlossen werden. Dem Anwender steht eine übersichtliche Anzahl von Tools zur Verfügung, deren Bezeichnungen „Kamera einrichten“, „Bild erfassen“, „Code lesen“, „Objekt finden“, „Objekt vermessen“, etc. den jeweiligen Anwendungszweck beschreiben. Damit verwendet das mvIMPACT-CS die Sprache eines Benutzers, der zwar beschreiben kann, was er erreichen will, jedoch typischerweise keinerlei Bildverarbeitungsvorkenntnisse hat. Inspektionsaufgaben werden dank der Tools visuell, schnell und kosteneffizient in wenigen Minuten umgesetzt.

Wirkungsweise und Philosophie

Die Wirkungsweise und die Philosophie hinter dem neuen System können am Beispiel des Tools „Objekt finden“ verdeutlicht werden:

Die Aufgabe „Objekt finden“ klassisch erstellt
Es gibt viele Bildverarbeitungsalgorithmen, die sich zum Finden eines Objektes eignen: Blob-Eigenschaften (Blob = Binary Large Object), mehrere Blobs und ihre örtliche Beziehung zueinander, Mustererkennung, kantenbasierter Mustervergleich und so weiter. Diese Grundalgorithmen haben alle spezifische Eigenschaften und eingeschränkte Anwendungsbereiche. Ein Anwendungsentwickler in der Bildverarbeitung schaut sich das Bild an und entscheidet aufgrund seiner Erfahrung, welches Verfahren für genau dieses Objekt das geeignetste ist. Dann implementiert der Anwendungsentwickler den Algorithmus in seinem Programm oder parametrisiert den Algorithmus bei herkömmlichen konfigurierbaren intelligenten Kameras. Durch Tests und durch seine Erfahrung bestimmt und optimiert der Anwendungsentwickler die teilweise bis zu 30 oder mehr Parameter.

Die Aufgabe „Objekt finden“ innovativ gelöst
Die Auswahl der richtigen Algorithmen sowie das Bestimmen und Setzen der passenden Parameter ist bereits in mvIMPACT-CS integriert und erfolgt automatisch anhand einiger Beispielbilder und einem Konfigurationsassistenten, auch Wizard genannt, der mit dem Anwender interagiert. Damit erreicht MATRIX VISION mit seiner neuen Software die Vorstufe zur automatischen Szenenanalyse, die bislang als unmöglich erreichbar erschien.
Zudem zeigt das Tool „Objekt prüfen“ eine im Vergleich zum Deep Learning ähnliche Herangehensweise - mit dem Unterschied, dass an Stelle von tausenden Gut-/Schlecht-Bildern nur zwei bis fünf Beispielbilder ausreichen. Das Tool verwendet keine undurchsichtigen Algorithmen, die auf „magische Weise“ eine Entscheidung treffen, sondern etablierte Standard-Bildverarbeitungsalgorithmen. Beispielsweise verwendet das „Objekt prüfen“ aktuell entweder einen kantenbasierten (sind die gleichen Kanten vorhanden wie bei den Gut-Teilen) oder den helligkeitsbasierten Algorithmus (liegen die Grauwerte näher bei denen der Gut-Teile oder eher bei denen der Schlecht-Teile). Die Software wählt, und das ist der Unterschied zu anderen Programmen, den passenden Algorithmus anhand der Bilder automatisch; ebenso die Parameter. Kein Bildverarbeitungsexperte ist nötig. Ferner sind sowohl das Verfahren als auch die Parameter für jeden ersichtlich, sodass erstens nachvollzogen werden kann, was passiert und zweitens, wie diese vom Anwender selbst nachträglich geändert werden können, um Einfluss auf das Verhalten zu nehmen.

Einfacher Zugriff durch Webansatz

mvIMPACT-CS ist webbasiert. Somit kann per Webbrowser die Inspektion erstellt, eingerichtet und weltweit per Internet überwacht werden, wobei das verwendete Endgerät keine Rolle spielt. Mobile Geräte wie Tablet oder Smartphone, Laptop oder Desktop-PC: alles ist möglich. Egal ob am Kaffeeautomaten, am Arbeitsplatz oder unterwegs, die Produktion kann überall verfolgt werden. Damit dies möglich ist, bringt die Software alle Funktionen zur Prozesskommunikation sowie die passende Funktionalität für Verwaltung und Protokollierung von Prüfergebnissen gleich mit.
Auch an Bildverarbeitungsexperten hat as Unternehmen gedacht und die neue Lösung als ein offenes System konzipiert. Das heißt, Bildverarbeitungsexperten können mit eigenen Tools ganz individuelle Problemstellungen lösen und in die eigene Softwarelandschaft integrieren. Selbstverständlich können die Experten dabei alle Standardfunktionen der Lösung mit nutzen.

Hardware-Unabhägigkeit steigert Flexibilität und vereinfacht die Skalierbarkeit

Durch den Webansatz ist es irrelevant, auf welcher Hardware-Plattform mvIMPACT-CS zum Einsatz kommt. Beispielsweise kann es in intelligente Kameras eingebunden und durch deren kompakte Bauweise flexibel in vorhandene Maschinen integriert, auf Robotern montiert und Applikationen mit herausfordernden Umgebungsbedingungen eingesetzt werden. Sind mehr Rechenpower, höhere Auflösungen und Bildraten erforderlich, kann es seine Stärken auch auf PCs in Verbindung mit Industriekameras ausspielen und lässt sich natürlich einfach skalieren. Auch der Wechsel von einer Hardware-Plattform zur anderen ist möglich, da die Inspektionsprogramme von mvIMPACT-CS von einer Plattform gespeichert und in die andere geladen werden können. Dies unterstreicht die Flexibilität der Smart Vision Software.
mvIMPACT Configuration Studio zeigt, dass der Fachkräftemangel durch smarte und clevere Software zum großen Teil kompensiert werden kann. Das Know-how, welches in die neue Lösung integriert wurde, ermöglicht es auch Bildverarbeitungseinsteigern, Wizard-basiert und mit einer Deep Learning ähnlichen Herangehensweise komplette Inspektionen im Nu zu erstellen. Durch das offene, webbasierte Design kann die Software sowohl auf Smart Camera als auch auf einem PC mit angeschlossenen Industriekameras eingesetzt werden.