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Der Blick auf die Wirtschaftlichkeit

Industrielle Bildverarbeitung wird Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0
Der Blick auf die Wirtschaftlichkeit

Die Branche wächst: Die europäische Bildverarbeitungsindustrie legte 2015 um 10 % zu, Tendenz weiter steigend. Grund ist das große Potenzial der Technik. Visionssysteme erobern zunehmend mehr Einsatzgebiete und ermöglichen eine 100-%-Kontrolle.

Industrielle Bildverarbeitung (IBV) ist nicht nur in Werkhallen präsent, sondern erobert darüber hinaus weitere Einsatzbereiche: zum Beispiel in Form von optisch geführten Fahrerassistenz-Systemen, flächendeckenden Überwachungsanlagen, aber auch im privaten Bereich. Typische Einsatzgebiete in der der Industrie liegen dagegen in der Steuerung von Robotern, im Erfassen von Produkt- und Prozessabweichungen, in der Qualitätskontrolle oder auch in der Optimierung logistischer Prozesse. „Bildverarbeitungs-Technologien gewinnen immer mehr an Bedeutung. Das trifft insbesondere auf die integrierten Montagelösungen von heute zu und wird für zukünftige Lösungen noch wichtiger werden“, bestätigte Carsten Busch von ABB Automation anlässlich des Vision/VDMA CEO Round Table im Dezember 2015 in Frankfurt.

Die Automobilindustrie war 2014 mit einem Anteil von 21 % am Gesamtumsatz die größte Kundengruppe für die Industrielle Bildverarbeitung, gefolgt von der Elektronik- und Elektroindustrie sowie der Metallbearbeitung. Nicht-industrielle Anwendungen machten 24 % des gesamten Umsatzes aus. Dabei spielten die Bereiche Logistik und Postsortierung mit Abstand die größte Rolle.
Der Grund für die wachsende Umsätze, vor allem aber auch für die zunehmende Bedeutung, liegt im Potenzial der Bildverarbeitung: Sie ersetzt zum Beispiel in der Qualitätssicherung die Stichprobe durch eine 100%ige Überprüfung – und zwar in höchster Geschwindigkeit, ohne den Fertigungstakt zu beeinflussen. Gleichzeitig können mehrere Ansichten des Bauteils auf Oberflächenfehler, Maßhaltigkeit, Vollständigkeit oder andere Kriterien überprüft werden. Vision-Systeme analysieren die Spaltmaße von Automobilkarosserien ebenso präzise wie die Maßhaltigkeit von Elektronikbausteinen im Mikrometerbereich.
Die Trends im Überblick
Trend eins: Roboter lernen sehen. Bildverarbeitungssysteme machen den Roboter erst richtig leistungsfähig. Mit ihnen kann er seine Umwelt wahrnehmen und flexibel auf wechselnde Verhältnisse reagieren. Ungeordnet angelieferte Bauteile werden so etwa automatisch richtig entladen – Bildverarbeitungs-Algorithmen berechnen in Echtzeit die idealen Greifpunkte. Sinnvollerweise wird die Bildverarbeitung im nächsten Schritt zum Bestandteil der gesamten Prozesssteuerung.
Trend Zwei: 3D-Verfahren legen zu. Heute etablieren sich zunehmend 3D-Verfahren wie das Lichtschnitt- oder das stereometrische Verfahren. Mit ihnen können Schweißnähte, Blechformteile oder selbst unregelmäßig geformte Naturprodukte exakt vermessen werden. Auch die Automatisierung im Materialfluss profitiert – zum Beispiel durch die lagerichtige Teile-Zuführung.
Trend Drei: Industrielle Bildverarbeitung wird omnipräsent. Die Wachstumszahlen belegen, dass Bildverarbeitung auch in der Industrie immer mehr Anwendungen erobert. Die technologische Entwicklung schrumpft Kameras und erhöht gleichzeitig die Auflösung. Der Trend geht zu kompakten, günstigen Kameras mit niedrigem Energiebedarf, guter Bildqualität und hohem Dynamikumfang. Auch kommen verstärkt Smart Cameras mit Embedded-Vision-Funktionen zum Einsatz.
Trend Vier: mehr Wirtschaftlichkeit. Der konsequente Einsatz von Industrieller Bildverarbeitung senkt die Kosten. Wenn die 100-%-Kontrolle die Stichprobe ersetzt, werden alle fehlerhaften Teile aussortiert und nicht weiter veredelt. Das vermeidet Materialverschwendung und verhindert Folgekosten. Gleichzeitig werden Reklamationen minimiert. Ein weiterer Vorteil der Bildanalyse: schleichende fehlerbehaftete Prozesse können schon sehr früh identifiziert und gestoppt werden. Die Kontrolle über komplexe Vorgänge steigt, die Gefahr teurer Stillstandszeiten sinkt. Mehr Verfügbarkeit, stabile Prozesse und die erhöhte Effizienz beim Ressourceneinsatz rechnen sich. Laut Angaben der Hersteller amortisieren sich Bildverarbeitungssysteme oft schon innerhalb weniger Monate.
Trend Fünf: Industrielle Bildverarbeitung wird Industrie 4.0 beschleunigen. Der Trend zu vernetzten Prozessen und kleineren Losgrößen erfordert flexible Fertigungsstrukturen, die wirtschaftlich nur mit Unterstützung durch industrielle Bildverarbeitung realisiert werden können. Vision-Technologien sind unabdingbar für die Erkennung wechselnder Objekte, für Bewegungsabläufe im Materialfluss und letztlich auch für die Qualitätssicherung. Die Lösungen werden deshalb künftig immer mehr Aufgaben zur Überwachung, Diagnose, Steuerung und Regelung von Produkten und Prozessen in Echtzeit übernehmen und stehen für die Verschmelzung von IT und Automatisierung – ganz im Sinne von Industrie-4.0-Strategien. Trend Sechs: Sicherheit für Bediener und Unternehmer. Bildverarbeitung kann für eine flexible und sichere Mensch-Maschine-Werkstück-Interaktion sorgen. Maschinen sehen den Bediener und machen quasi einen Bogen um ihn. Ebenso wichtig: die Dokumentation und damit die Rückverfolgung von Produkten über die gesamte Supply Chain hinweg. Serialisierte Komponenten unterstützen im Fall der Fälle, dass ein Rückruf schneller und gezielter durchgeführt werden kann. Außerdem leistet die Technik ein Beitrag zur Fälschungssicherheit.
Der Weg zur Implementierung
Zuerst müssen die Anforderungen der relevanten Applikation genau definiert werden, um zu bestimmen, ob zum Beispiel ein anspruchsvolles PC-basiertes Bildverarbeitungssystem oder eher ein intuitiv zu bedienender Vision-Sensor in Frage kommt. Dazu stehen vier unterschiedliche System-Alternativen zur Verfügung:
  • Applikationsspezifische, schlüsselfertige Bildverarbeitungssysteme. Sie sind in der Regel PC-basiert und bieten Höchstleistungen.
  • Konfigurierbare Systeme sind vielseitiger einsetzbar. Die Anpassung erfolgt über ein grafisches Benutzer-Interface.
  • Intelligente Kameras kombinieren Optik und Auswerte-Einheit platzsparend in einem Gehäuse. Sie sind flexibel einsetzbar.
  • Vision Sensoren sind in der Regel noch kompakter und bieten ein komplettes System in einem Gehäuse. Sie sind aber jeweils für eine bestimmte Applikation ausgerichtet.
Die Installation einer singulären Bildverarbeitungskomponente ist heute relativ einfach – nicht jedoch die Integration in die Fertigungskette. Und gerade hier liegen Chancen und Einsparpotential. Trotz der Normierung moderner Interface-Standards ist die Komplexität der Systeme gestiegen. Die neue Technologie erfordert ein Um- und Neulernen im Unternehmen. Entsprechende Seminare führen Organisationen wie VDI, Fraunhofer und Hochschulen durch. Auch die Vision 2016 bietet mit den Vision Days eine Plattform der praxisorientierten Wissensvermittlung; ideal geeignet, um Theorie und Praxis an einem Ort kennenzulernen.
Der nächste Schritt besteht darin, einen unabhängigen Experten ins Unternehmen einzuladen und ihn mit der Potenzialanalyse zu betrauen. Die Auswahl des Partners hängt davon ab, ob das Know-how im Unternehmen aufgebaut werden soll und „nur“ ein Lieferanten für die Komponenten gesucht wird – oder aber ein Integrator in Frage kommt, der von der Voruntersuchung über die Machbarkeit-Studie bis hin zu Inbetriebnahme umfassend berät. ■

Der Autor
Michael Grupp
Freier Journalist

Webhinweis
Weitere Informationen rund um die Messe Vision finden Sie hier:wwww.messe-stuttgart.de/vision

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