Die Ära der KI hängt höhere Kameraspezifikationen ab

~ Autonome Maschinenbildverarbeitung (AMV) bietet neuen Ansatz für visuelle Qualitätssicherung ~

Hätten Menschen die Sehkraft eines Adlers, könnten sie vom Dach eines zehnstöckigen Gebäudes aus eine Ameise erkennen. Aber würde uns das etwas bringen? Wahrscheinlich nicht, weshalb sich unser Sehvermögen im Laufe der Evolution anders entwickelt hat. Analog hierzu steigern Maschinenbildverarbeitungsingenieure ständig die Kameraspezifikationen, um Lösungen mit einer unglaublichen Auflösung anzubieten. Doch benötigen Hersteller überhaupt solch ein Auflösungsvermögen? Yonatan Hyatt, CTO und Mitbegründer von Inspekto, erläutert, warum bei der autonomen Maschinenbildverarbeitung (AMV) die Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz (KI) weiterentwickelt werden anstatt der Kameraspezifikationen.

Raubvögel sehen bis zu fünf Mal weiter als Menschen mit perfektem Sehvermögen. Ihr Sehsinn entwickelte sich entsprechend, damit sie sich mit einer unglaublichen Genauigkeit auf ihre Beute hinabzustürzen können, was sie zu höchsteffektiven Jägern macht. Sowohl in der Natur als auch in der Industrie kommt es darauf an, sich an die Anforderungen der jeweiligen Umgebung anzupassen. Dabei ist die einfachste und effizienteste Lösung ein Merkmal einer erfolgreichen Evolution.

Bei der Maschinenbildverarbeitung ging die Entwicklung bisher dahin, dass man versuchte, das bestmögliche Bild des zu untersuchenden Produkts zu erreichen. Die Vermarktung von Digitalkameras mit extrem hoher Auflösung – manchmal mit 30 Megapixel oder höher – ist nur eine der Methoden, mit denen Anbieter von Maschinenbildverarbeitungslösungen versuchen, die Erwartungen ihrer Kunden zu erfüllen.

Doch diese Produkte übersehen die größten Schwachpunkte der Branche. Die Hardware, Software und Algorithmen der traditionellen Lösungen zur visuellen Qualitätssicherung (QS) werden von einem Systemintegrator für ein einziges Produkt an einer ganz bestimmten Stelle der Fertigungsanlage individuell eingerichtet. Die Entwicklung, Erstellung, Installation und Überprüfung in diesem Rahmen ist äußerst zeit- und kostenaufwendig. Zudem erfordern sämtliche Phasen häufig mehrere Durchläufe nach der Validierungsphase.

Es wurden hochmoderne Kameras und Beleuchtungsaufbauten entwickelt, um den Detailgrad und das Signal-Rausch-Verhältnis auf einen höheren Stand zu bringen, als es bei einer Untersuchung durch einen Menschen erforderlich wäre. Diese Technologien erleichtern zwar dem Systemintegrator das Einstellen eines Algorithmus, doch die modernen Kameras und ihr Zubehör haben einen hohen Anteil an den hohen Gesamtkosten – alleine die Objektive und Filter kosten ein kleines Vermögen.

Evolution oder Revolution

Die autonome Maschinenbildverarbeitung (AMV) ist eine völlig neuartige Methode und stellt nicht einfach nur den nächsten Evolutionsschritt im vorhandenen Ökosystem dar, sondern ist der Beginn einer neuen Ära der Maschinenbildverarbeitung. Das INSPEKTO S70 ist das erste AMV-System. Es wird vom deutsch-israelischen Start-up Inspekto angeboten und verwendet einen völlig anderen technologischen Ansatz. Das Inspekto-Team nutzt die jüngsten wissenschaftlichen und industriellen Fortschritte von KI, damit autonome Systeme eine bessere Entscheidungsfindung und Hardware-Optimierung ermöglichen. Somit erreicht das System herausragende Inspektionsergebnisse in einen Bruchteil der Einrichtungszeit und reduziert die Kosten, die bei traditionellen Lösungen zur visuellen Qualitätssicherung (QS) normalerweise anfallen würden, enorm.

Das INSPEKTO S70 ist flexibel und benutzerfreundlich – so kann es jeder Mitarbeiter in nur 30 bis 45 Minuten installieren. Das System integriert eine Video-Sensoroptimierungs-KI, die automatisch die Beleuchtungs- und Kameraparameter an die Spiegelungseigenschaften des Produkts und Umgebungsbedingungen anpasst. Veränderungen bei den Lichtverhältnissen, die normalerweise bei herkömmlichen QS-Lösungen ein Albtraum wären, stellen dank der selbstanpassenden Fähigkeiten des Systems kein Problem dar. 

Zudem lokalisiert eine Erkennungs- und Ausrichtungs-KI anhand eines einzigen Bildes autonom das Produkt in einem dreidimensionalen Raum. Das bedeutet, dass während der Einrichtungsphase der Benutzer Beispielprodukte in beliebiger Ausrichtung hinzufügen kann, da die Algorithmen des INSPEKTO S70 sie selbst bei starker Veränderung und Drehung erkennt und lokalisiert.

Bei der Installation zeichnet der Benutzer lediglich das Sichtfeld (FOV) vor und legt dem System durchschnittlich 20 gute Produktproben vor. Dabei lernt es, wie ein perfektes Produkt aussehen soll. Die Vorgabe für die Inspektion wird also anhand einer überschaubaren Anzahl an fehlerfreien Produkten anstelle von Hunderten oder Tausenden von fehlerhaften Exemplaren erreicht. Dies vereinfacht den Einrichtungsprozess und macht ihn genauer, da Hersteller normalerweise nicht über ein Beispielprodukt für jeden denkbaren Fehler verfügen.

Nachdem das System die Objekteigenschaften gelernt hat, kann die Inspektion beginnen. Das S70 warnt den Benutzer automatisch, wenn es ein Produkt erkennt, dessen Parameter nicht denen der fehlerfreien Beispiele entsprechen. Falls der Qualitätsmanager jedoch befindet, dass das Objekt nicht fehlerhaft ist, berücksichtigt die Fehlererkennungs-KI dies, indem sie es als gutes Produkt verarbeitet, damit diese Meldung zukünftig nicht mehr erfolgt.

Dank des einfachen und schnellen Einrichtungsprozesses lässt sich das System bei Bedarf von einem Ort der Fertigungsanlage an einen anderen verlagern. Dies sorgt für eine noch nie dagewesene Flexibilität. Da die Kosten für das gesamte System außerdem weniger als ein Zehntel des Preises traditioneller Lösungen ausmachen, können Werksleiter an jeder wichtigen Stelle ihrer Anlage ein S70 einsetzen anstatt nur am Ende der Produktionsstraße. Auf diese Weise wird eine umfassende QS realisiert – Qualitätssicherung bei jedem Produktionsschritt.

Die autonome Maschinenbildverarbeitung konzentriert sich auf die Verbesserung der KI, nicht der technischen Daten der Kamera. Aufgrund der Nutzung von mehreren KI-Modulen, die zusammenarbeiten, passt sich das S70 selbstständig an, um ein klareres Bild zu erzielen und dadurch eine zuverlässigere Inspektion zu ermöglichen, als dies bei traditionellen Lösungen möglich wäre, deren hochmodernen Kameras die Gesamtkosten in die Höhe treiben und nicht die Flexibilität und Einfachheit bieten, nach denen Hersteller verlangen.

Adler brauchen eine unglaublich hohe Sehschärfe, Hersteller jedoch nicht. Anstatt zunehmend komplizierte und dadurch teurere Kameras zu entwickeln, bietet die autonome Maschinenbildverarbeitung eine flexible, benutzerfreundliche und kosteneffektive Antwort auf die QS-Anforderungen von Werksleitern.

Um mehr über INSPEKTO S70 und dessen Eigenschaften zu erfahren, besuchen Sie https://inspekto.com/.

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