1. Beleuchtung im Machine Vision Bereich
Es
liegt auf der Hand, dass die Lichtsituation im Machine Vision Bereich
ein entscheidender Faktor für die Qualität der Bildauswertung ist.
Überbelichtung, Unterbelichtung, Spiegelungen und Reflexionen können die
Fehlererkennung beeinträchtigen.
Dabei ist traditionelle
Bildverarbeitung bei ungünstiger Beleuchtung noch wesentlich anfälliger
als Bilderverarbeitung mittels Künstlicher Intelligenz. Denn KI kann –
im Gegensatz zu herkömmlicher Bildverarbeitung – gewisse Schwächen der
Lichtsituation ausgleichen.
Doch
auch KI kommt an ihre Grenzen, weshalb trotz fortschreitender Bildauswertungstechnologie weiterhin ein Augenmerk auf die Beleuchtung
gelegt werden sollte.
Um also möglichst gut auswertbares
Bildmaterial zu erzeugen und auch kleine Fehler sichtbar zu machen, muss
die Beleuchtungssituation der Machine-Vision-Inspektion gerecht werden.
Hierzu
gehört zu berücksichtigen, dass automatische Bildauswertung auch bei hohe Geschwindigkeiten funktionieren muss (z.B. bei Fehlererkennung
während der Kabelproduktion oder bei Nummernschilderkennung von
Fahrzeugen auf der Autobahn).
Schnelle
Produktionsgeschwindigkeiten erfordern eine hohe Bildwiederholungsrate
(z.B. 1500 pro Sekunde), um eine lückenlose Erfassung zu gewährleisten.
Je
höher die Bildrate, desto kürzer fällt jedoch die Belichtungszeit aus.
Deshalb erscheinen Bilder schnell zu dunkel, wenn die Beleuchtung nicht
leistungsstark genug ist.
Aus
diesem Grund muss eine besonders performante bzw. lichtstarke
Beleuchtung gewählt werden, um trotz kurzer Belichtungszeit eine gute
Bildwiedergabe zu erreichen.
Für
eine optimale Bild- und Fehlerauswertung sollten außerdem stabile und
reproduzierbare Lichtverhältnisse geschaffen werden. Günstig sind
Lichtquellen, die konstantes Licht abgeben und nicht flackern, wie z.B.
hochwertige LEDs.
Hierbei ist
auch das Farbspektrum bzw. der sogenannte CRI-Wert (Color Rendering
Index) oder Index
Ra (allgemeiner Referenzindex) wichtig. Ein höherer
Wert steht für eine höhere Farbtreue. So entspricht
ein Wert von Ra 100
der Farbwiedergabe bei Sonnenlicht. Um eine möglichst gute Farbtreue zu
erreichen, sollte der CRI Wert mindestens bei 90 liegen.
Schließlich
ist die gleichmäßige Ausleuchtung des Prüfobjektes wichtig, um vor
allem dreidimensionale
Fehler, wie Risse, Kratzer, Dellen oder Blasen,
abzubilden. Mängel oder gewünschte Prüfmerkmale
müssen mit ausreichend
Kontrast visualisiert und Reflektionen und Spiegelungen des Prüfobjekts
vermieden werden.
2. Besonderheit und Vorteile von Koaxialbeleuchtung
Diesen
hohen Anforderungen entspricht insbesondere die sog. Koaxial- oder Hellfeldbeleuchtung. Hierbei ist die Lichtquelle nicht direkt auf das
Objekt gerichtet. Vielmehr befindet sich die Beleuchtung seitlich (d.h.
koaxial) vom Objekt und leuchtet durch einen Diffusor auf einen
Halbspiegel, der das Licht auf das Objekt projiziert.
Hierdurch entsteht ein hochdiffuses
Hellfeld, das für eine gleichmäßige Ausleuchtung sorgt und Spiegelungen
vermeidet. Diese Beleuchtungstechnik eignet sich deshalb besonders für reflektierende Oberflächen aller Art, wie Metalle, Glas, glatte oder
polierte Oberflächen, etc.
Die
homogene Lichtatmosphäre macht die Koaxialbeleuchtung außerdem attraktiv
für die Fehlerinspektion auf unebenen Oberflächen. Denn so werden
Details trotz Knitterung oder Wölbung sichtbar. Zu beachten ist, dass
eine Koaxialbeleuchtung nah zum Objekt positioniert werden sollte, um
optimale Lichtverhältnisse zu schaffen.
Durch
die Konstruktion mit einem halbdurchlässigen Spiegel blickt die Kamera
direkt durch das von einer Seite durchsichtige Spiegelglas auf das
Objekt und nicht – wie bei direkter Beleuchtung (z.B. mit einem
Ringlicht) – „durch“ die Lichtquelle hindurch. Das vermeidet, dass die
Kamera „geblendet“ wird und Bildmaterial aufgrund von Überbelichtung
nicht ausgelesen werden kann.
3. Koaxialbeleuchtung in nLine für automatische Qualitätskontrolle von Kabeln
Wahtari
nLine 360-Ti3 ist die 360°-Inspektionslösung für Kabel und andere
lineare Produkte. Mittels KI- gestützter Bildverarbeitung können Kabel
bei Geschwindigkeiten von bis zu 250km/h (~ 4166 m/min) während des
Betriebs – also inline – kontrolliert werden.
Speziell für den Bereich Extrusion
entwickelt, ermöglicht nLine die Prüfung vieler verschiedener
Produktmerkmale und Fehlertypen in einem einzigen kompakten Gerät. Das zügige Training erfolgt anhand weniger Gutbeispiele und macht nLine
flexibel einsetzbar.
Die intuitiv zu bedienende Inspektionslösung
ersetzt bestehende Mess- und Prüftechnik und sorgt für eine nahtlose
Kontrolle und Fehler-Dokumentation. Dabei überwachen drei verbaute
Hochgeschwindigkeitskameras kontinuierlich die komplette Kabeloberfläche
über die gesamte Kabellänge.
Für
optimale Lichtverhältnisse sorgt das in den Kameras verbaute nLight
koax von Wahtari.
Dank leistungsstarker Beleuchtung werden auch kleine
Fehler sichtbar – und dass bei Produktionsgeschwindigkeiten bis zu
1500m/min. Ungewollte Farbverläufe, Löcher, Schlieren oder andere
Prüfmerkmale werden problemlos ausgeleuchtet. Durch das homogene Licht
kann die trainierte KI Wassertropfen aus dem Kühlprozess von tatsächlichen Fehlern (z.B. Pickel) unterscheiden. Reflektionen und
Spiegelungen werden auf ein Minimum reduziert und von der KI
kompensiert. Die in nLine integrierte Beleuchtung nLight koax ermöglicht
die Aufnahme hochqualitativer Bilder. Für optimale Fehlererkennung auf
Kabeln aller Art.
4. Das ist nLight koax
Um
bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion von Kabeln hochqualitatives
Bildmaterial für die automatische Fehlererkennung zu erzeugen, haben wir
unsere eigene Koaxialbeleuchtung entwickelt. Die Idee zu einer eigenen
Koaxialbeleuchtung hatten wir im Rahmen der Entwicklung von nLine.
Bereits verfügbare Lösungen waren meist viel zu lichtschwach und
wesentlich teurer als unsere Eigenentwicklung. Mit nLight koax können wir jetzt eine extrem performante, in Deutschland entwickelte und
produzierte Koaxialbeleuchtung zu einem fairen Preis anbieten.
nLight koax ist speziell für den Machine Vision Bereich
entwickelt und ist die erste aus unserer (geplanten) Beleuchtungsserie
nLight. Dank extra starker Leistung, speziellem Kühlsystem sowie hoher
und natürlicher Farbwiedergabe eignet sich die Koaxialbeleuchtung von
Wahtari insbesondere für KI-gestützte Bildverarbeitung und auswertung.
Auch bei sehr schnellen Bildaufnahmen bzw. sehr kurzen Belichtungszeiten liefert nLight koax genug Lichtleistung für beste Bildergebnisse. Auf
unserer hauseigenen LED-Platine sind je nach Version zwischen 64 bis 128
Hochleistungs-LEDs verbaut.
Die Leistung von nLight koax ist
einstellbar und beträgt 24 bis 48 Watt. Die Farbwiedergabe (CRI-Wert)
liegt bei Ra 95. Damit erreichen wir optimale Beleuchtungsbedingungen,
um auch kleinste Einbuchtungen, Dellen oder sonstige Unebenheiten auf
Kabeln sichtbar zu machen.
nLine koax sorgt für beste Lichtverhältnisse zur optimalen Bildauswertung bei maschinellem Sehen.