In der industriellen Bildverarbeitung gleicht keine Applikation zu 100Prozent der anderen. Die Flexibilität frei progammierbarer Bildverarbeitungssysteme wird dieser Tatsache ohne Zweifel gerecht, setzt jedoch für eine erfolgreiche Lösung der Prüfaufgabe Zeit und Expertenwissen voraus. Ist beides nicht gegeben, ist Kompromissbereitschaft gefragt, denn diesogenannten Standard-Softwarepaketekönnen individuellen Prüfanforderungen oftmals nur zu 80Prozent gerecht werden. Flexibilität und Effizienz in Sachen Bildverarbeitung müssen einander aber nicht zwingend ausschließen, was der PC-Imagechecker P 400 beweist.
Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Hiller, Abteilungsleiter für die Bereiche Bildverarbeitung und Sensoren bei Matsushita Electric Works (Europe) AG
Eine Applikation aus dem Bereich Displaykontrolle soll darstellen, welche umfangreichen Prüfungen mit Standardsystemen möglich sind.
Die Technik
Der PC-Imagechecker P 400 bietet alle Voraussetzungen, um typische Aufgaben in der industriellen Bildverarbeitung schnell und unkompliziert zu lösen. Zusammen mit der komfortablen Bildverarbeitungssoftware Vision P 400 (Bild1) bildet es ein preiswertes Komplettsystem für mittlere bis hohe Geschwindigkeitsansprüche. Als Hardware-Plattform dient ein hochwertiger Industrie-PC (IPC) mit Backplane-Architektur. Der Anwender kann zwischen Framegrabber Karten für seriellen oder parallelen Bildeinzug wählen. Beide Varianten digitalisieren das analoge Kamerabild mit 8Bit (256Graustufen). Je nach Applikation stehen verschiedene Kameraauflösungen zur Verfügung (256 x 240, 512 x 480 und hochauflösende 1296 x 1026Bildpunkte). Die eingesetzten CCD Kameras lassen sich wahlweise im Vollbild-Modus, im asynchronen Shutter-Modus und Full Frame Shutter betreiben. Mit Verschlusszeiten bis 1/10 000s werden in dieser Betriebsart auch schnell bewegte Objekte in optimaler Bildschärfe dargestellt.
Parametrieren statt Programmieren
Ein wesentliches Merkmal von Vision P 400 ist, dass auch unerfahrene Anwender das System schnell bedienen können. Die Software präsentiert sich mit einer übersichtlichen graphischen Benutzeroberfläche unter Windows NT 4.0. Grundlegende Arbeitsschritte aus der Microsoft Welt sind somit vielen Anwendern bereits geläufig. Beim Definieren der Prüfaufgabe gilt die Devise „Parametrieren statt Programmieren“. Der Kunde greift per Mausklick auf verschiedenste Prüfroutinen, sogenannte „Checker“ zurück. Jeder Checker besteht aus einem Bildverarbeitungsalgorithmus und einer frei wählbaren geometrischen Form, in der diese Funktion wirkt. Ergänzend werden in einem Dialogfenster Parameter für den Checker gesetzt. Einen Mausklick auf das „Execute Checker-Icon“ genügt und sofort ist ersichtlich, ob sich der ausgewählte Checker dazu eignet, den Fehler zu erkennen und ob er dabei die geforderte Prüfzeit einhält. Ähnlich komfortabel werden unter Vision P 400 auch Funktionen zur Bildvorverarbeitung verwendet, die man im weitesten Sinne zur Verbesserung der eingelesenen Kamerabilder benötigt. Dazu zählen verschiedene Filterfunktionen (Grauwertfilter, Morphologiefilter) sowie eine Beleuchtungskorrektur zum Ausgleich von Helligkeitsschwankungen. Zusätzlich sorgt eine Positionskorrektur dafür, dass bei verschobenen oder verdrehten Produkten die Checker an der richtigen Stelle prüfen.
Die Applikation
Typische Armaturen in der Automobiltechnik bestehen aus einer Vielzahl von Objekten innerhalb der Armatur (Zeigerinstrumente, Blinkeranzeige, Tankinhaltsanzeige, Kühlwassertemperatur, LED’s, 7-Segment Anzeigen, Symbole, etc.), die einzeln auf ihre Funktionstüchtigkeit, Genauigkeit und korrekte Bedruckung geprüft werden müssen (Bild2).
Im vorliegenden Fall sind folgende Einzelprüfungen durchzuführen:
l Bedruckungskontrolle aller Buchstaben, Ziffern und Symbole,
l Genauigkeitsmessung bei Tachometer, Drehzahlmesser, Tankinhaltsanzeige und Kühlwassertemperaturanzeige,
l Funktionsprüfung der einzelnen Symbole (Nebelscheinwerfer, Fern- und Abblend- licht, Heckscheibenheizung, etc.), sowie der 7-Segmentanzeige bei Kilometer- und Tageskilometerzähler.
Die einzelnen Elemente der Armatur werden für die Prüfung elektronisch angesteuert und deren Funktionalität somit simuliert. Über Schnittstellen findet die zeitliche Koordinierung des BV-Systems und des Displays statt, um die entsprechenden Bildverarbeitungsroutinen für die jeweiligen Prüfungen aufzurufen. Diese BV-Routinen werden aus dem umfangreichen Standardsortiment an Bildverarbeitungsalgorithmen, den „Checker“ des BV-Systems ausgewählt, den Prüfungen angepasst (parametriert) und in einen exakt definierten Ablauf festgelegt.
Da bei der relativ großen Armatur eine Vielzahl von kleinen Einzelheiten zu prüfen ist, wird der Bildausschnitt an die notwendige Prüfgenauigkeit angepasst und somit die gesamte Armatur mit mehreren Bildaufnahmen geprüft. Dies geschieht je nach Produktionsbedingungen entweder mit einer Kamera und dem Verfahren der Armatur unter der Kamera oder unter Zuhilfenahme mehrerer Kameras.
Die Prüfung
Die folgenden Bilder zeigen, wie die Teilprüfungen an der Armatur aussehen könnten:
Bild 2: Gesamtansicht der Armatur,
Bild 3: Prüfen auf Vorhandensein der Einzelelemente wird mittels sogenannter Merkmalerkennung durchgeführt. Als Ergebnis erhält man unter anderem Anzahl sowie Größe der Elemente im Bildfeld.
Bild 4: Messen der Genauigkeit des Drehzahlmessers: Diese Messung wird mit Hilfe spezieller Verfahren zur Objektlage- und -winkelerkennung durchgeführt. Der Drehzahlmesser wird dabei von einer Elektronik angesteuert und simuliert reale Drehzahlbedingungen.
Bild 5: Bedruckungskontrolle am Drehzahlmesser: Die Bedruckungskontrolle wird mit Hilfe von OCR-Checkern (OCR = optical character reading) durchgeführt, die Buchstaben oder Zahlen lesen können und eine Aussage über die Bedruckungsqualität der einzelnen Zeichen ermöglichen.
Bild 6: Prüfung verschiedener Symbole auf Vollständigkeit und Funktion der LED Hintergrundbeleuchtung: Einzelne Elemente (Symbole) werden über Hintergrundbeleuchtung (LED’s) sichtbar gemacht. Die Prüfung dieser Element (Symbole) bezüglich deren Druckqualität wird mit Hilfe von dem sogenannten Difference-Checker durchgeführt, der die Symbole mit Referenzsymbolen vergleicht und dadurch Aussagen über die Druckqualität ermöglicht. Die Funktionalität der Hintergrundbeleuchtung (LED’s) wird mit einfachen Zählalgorithmen geprüft.
ohne Bild: Prüfung der 7-Segmentanzeige bei Kilometer- und Tageskilometerzähler: Die Prüfung der 7-Segmentanzeige wird mit Hilfe von Liniencheckern durchgeführt, die eine Aussage über ein Vorhandensein der einzelnen Segmente ermöglichen.
Weitere Informationen A QE 400
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