Herausforderungen bei der Inspektion von stark reflektierenden, beweglichen Teilen bewältigen

Die Qualitätssicherung (QS) ist ein wesentlicher Schritt in jedem Fertigungsprozess. Indem sichergestellt wird, dass die Teile gemäß der Spezifikationen hergestellt werden, können Hersteller die gefürchteten Kosten vermeiden, die mit fehlerhaften Produkten verbunden sind. Die Inspektion sich bewegender, stark reflektierender Teile war jedoch in der Vergangenheit eine Herausforderung für herkömmliche Bildverarbeitungslösungen, so dass eine automatisierte QS keine Option war. Hier erklärt Ofer Nir, VP Product bei Inspekto, dem Pionier der autonomen Bildverarbeitung, wie das Unternehmen diese Hürde überwunden hat. 

Der Prozess der optischen Qualitätsprüfung kann im Allgemeinen in drei aufeinander folgende Schritte unterteilt werden: die Bildaufnahme, d.h. die Erfassung eines qualitativ hochwertigen Bildes des zu prüfenden Objekts; die Teileerkennung, bei der das Prüfsystem erkennt, dass das erfasste Bild das zu prüfende Teil enthält; und schließlich die Teileprüfung, d.h. die Analyse, die durchgeführt wird, um festzustellen, ob das Teil gut oder defekt ist.

Wenn sich Teile z.B. auf einem Förderband in Bewegung befinden und aus stark reflektierendem Material bestehen, wird die Bilderfassung für Bildverarbeitungssysteme leider besonders schwierig.

Die Herausforderung: Qualitätssicherung von reflektierenden und beweglichen Teilen

In zahlreichen Fertigungsanlagen werden Teile und Module aus stark reflektierenden Materialien wie Metallen oder Kunststoffen hergestellt. Beispiele hierfür sind Metallteile, die gerade aus einem Schmiede- oder Bearbeitungsprozess kommen, bestückte Leiterplatten (PCBs) in der Elektronikfertigung oder Metallelemente, die in mechanischen Montagestraßen montiert werden.

Qualitätssicherung von PCBA, mit und ohne Antireflexionstechnologie von Inspekto

Reflektierende Objekte stellen eine Herausforderung für die visuelle Qualitätskontrolle dar, da das in Richtung Kamera reflektierte Licht oft zu einer Sättigung des Bildes und zum Verlust von Details führt. High Dynamic Range (HDR) ist eine gängige Methode, um Reflexionen in einem Bild zu reduzieren. Dabei handelt es sich um eine Technik, mit der ein größerer Dynamikbereich der Helligkeit wiedergegeben werden kann, als dies mit herkömmlichen digitalen Bildgebungs- oder fotografischen Techniken möglich ist.

Eine wesentlich größere Herausforderung ergibt sich jedoch, wenn es sich bei der Lichtquelle um ein integriertes Beleuchtungsmodul handelt, das Teil eines Inspektionssystems ist und dessen Beleuchtungspfad parallel zur optischen Achse der Kamera verläuft. In diesen Fällen ist die Wahrscheinlichkeit einer Rückreflexion sowie deren Intensität sehr hoch.

Qualitätssicherung einer Kolbenoberfläche mit und ohne Antireflexionstechnologie von Inspekto

HDR reicht in diesem Szenario bei weitem nicht aus und es müssen hochmoderne proprietäre Antireflexionsverfahren eingesetzt werden. Diese Techniken erfordern die Erzeugung mehrerer Bilder mit unterschiedlichen Beleuchtungsmodulen, die dann zu einem einzigen, reflexionsfreien Bild verschmolzen werden. Aufgrund der inhärenten Komplexität dieses Prozesses sind die meisten bestehenden Antireflexionsverfahren nicht robust genug für den Praxiseinsatz in Produktionsanlagen.

Die Situation wird noch komplizierter, wenn die Teile nicht stationär sind. In vielen Fällen werden stark reflektierende Teile durch die erforderliche Prüfstation transportiert und können nicht angehalten werden, um eine stationäre Prüfung zu ermöglichen. Bis vor kurzem galt es als unmöglich, mehrere Bilder zusammenzufügen, wenn das Teil in jedem Bild eine andere Position und räumliche Ausrichtung hat. Jetzt gibt es dafür jedoch eine Lösung.

Die Lösung: Antiflektionstechnologie für die Qualitätssicherung

Inspekto hat dieses Problem gelöst, indem es mehrere neue Entwicklungen genutzt hat, um eine einzigartige, zum Patent angemeldete Antireflexionstechnologie zu kreieren.

Die erste ist die Technologie der autonomen Bildverarbeitung (Autonomous Machine Vision AI, AMV-AI™), die drei KI-basierte Module enthält, die zusammenarbeiten. Das erste dieser drei KI-Module übernimmt die Bilderfassung und passt die Parameter des elektro-optischen Systems auf einzigartige Weise dynamisch und in Echtzeit an den vorliegenden Anwendungsfall an. Das zweite Modul erkennt das zu prüfende Teil, während das dritte Modul feststellt, ob das Teil gut oder fehlerhaft ist, indem es seine Eigenschaften mit den Merkmalen eines perfekten Teils vergleicht, das während des anfänglichen Einrichtungsprozesses gespeichert wurde.

Der zweite Baustein der Antireflexionstechnologie von Inspekto ist das ultra-flexible elektro-optische System INSPEKTO S70, das dem KI-Bildaufnahmemodul zahlreiche Optionen bietet. Die geschlossene, extrem effektive Software-/Hardware-Integration, die in einem solchen Produktkonzept erreicht werden kann, war der Schlüssel zum Erfolg für das Inspekto-Entwicklungsteam, um eine einzigartige Antireflexionstechnologie zu ermöglichen.

Die Antireflexionstechnologie von Inspekto ist in mehrfacher Hinsicht einzigartig. Zunächst einmal erzeugt sie kein Flackern, das in der Nähe des INSPEKTO S70 arbeitende Mitarbeiter stören oder belästigen könnte. Dies steht im Einklang mit dem Ziel, eine Technologie zu schaffen, die einfach und benutzerfreundlich zu implementieren ist.

Zweitens werden durch die Kombination der einzigartigen Antireflexionstechnologie und HDR in einem integrierten System die Reflexionen sowohl von Fremdlichtquellen als auch von der integrierten Lichtquelle des INSPEKTO S70 drastisch reduziert.

Schließlich ermöglicht die robuste KI-Erkennungsfunktion des Systems, die sicherstellt, dass das zu prüfende Teil tatsächlich im Bild vorhanden ist, die Zusammenführung mehrerer Bilder. Dies ist selbst dann möglich, wenn sich das Teil an einer anderen Stelle oder in einer anderen Ausrichtung als in den gespeicherten Standards befindet.

Auf diese Weise ermöglicht die Antireflexionstechnologie von Inspekto eine genaue Inspektion von stark reflektierenden, sich bewegenden Teilen, ohne die traditionellen Einschränkungen, die mit diesem Prozess verbunden sind. Dies macht INSPEKTO S70 zur einzigen industriellen optischen Inspektionslösung, die in der Lage ist, in diesen Szenarien zu arbeiten. Das System eröffnet somit der automatisierten Qualitätssicherung für eine Vielzahl von industriellen Prozessen in unterschiedlichsten Branchen wie Elektronik, Metallverarbeitung, Kunststoffspritzguss und vielen weiteren ganz neue Möglichkeiten.

Für weitere Informationen über die einzigartige Antireflexionstechnologie von Inspekto oder für eine kostenlose Vorführung des INSPEKTO S70 mit Ihren Industrieteilen nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf.