Industrielle Bildverarbeitung und Mustererkennung etabliert sich weiter als Schlüssel- technologie für die optische Fertigungsmesstechnik in produzierenden Unternehmen. Im Zeitalter von Industrie 4.0 geht es nun darum, Bild- und Maschineninformationen in Automatisierungssystemen des Maschinen- und Anlagenbaus miteinander zu verknüpfen.
Bildinformationen aus Automatisierungssystemen unter den Gesichtspunkten der Prozessechtzeit, Robustheit und Ressourcenbeschränktheit zu verarbeiten, das ist das Ziel der industriellen Bildverarbeitung und Mustererkennung. Im Bereich der Fertigungsmesstechnik und Inspektion stehen für ausgereifte Applikationen bereits Standardtechnologien mit hochleistungsfähigen Komponenten und Systemen zur Verfügung.
Das Thema ist insbesondere in der produzierenden Industrie aktuell. Einerseits existiert eine große Anzahl von Anbietern diverser Konzepte, Produkte und Systeme. Andererseits fällt es dem Anwender schwer, die richtigen Partner und Systeme zu identifizieren. Zudem ändert sich der technologische Markt rapide, so dass eine Vielfalt technologischer Konzepte den Unternehmen zur Verfügung steht.
Der Trend zu einfachen Kompaktsystemen, wie beispielsweise Vision Sensoren, hat sich nicht fortgesetzt. Das Wachstum ist unterdurchschnittlich. Dieses ist darauf zurückzuführen, dass sich die heutige Fertigungskomplexität mit elementaren Konzepten nicht abbilden lässt. Deshalb sind aktuell überproportionale Zuwächse bei mono-applikationsspezifischen Systemen zu verzeichnen.
Derzeit sind in der industriellen Bildverarbeitung und Mustererkennung verschiedene Trends und Herausforderungen auszumachen, die dem Paradigma „Industrie 4.0“ zuzuordnen sind: Der Schwerpunkt wird sich mehr von der produktbezogenen zur prozessbezogenen Qualitätssicherung verlagern, aber auch die gesamten Produktionsanlagen und die Logistik mit einschließen. Dieser Sachverhalt führt dazu, dass optische Überwachungs- und Inspektionssysteme nicht mehr losgelöst von ihrer Umgebung gesehen werden können.
Systeme, die ihre Umgebung und die zu fertigenden Produkte sensieren und Auswertungen vornehmen, bezeichnet man als Cyber-physical Systems (CPS). CPS arbeiten kontextspezifisch, adaptiv, in Teilen autonom, automatisiert, multifunktional und multisensorisch. Diese Definition entspricht im Wesentlichen der, die für den Leitmarkt und die Leitanbieter im Rahmen von Industrie 4.0 vorgegeben sind.
Die industrielle Bildverarbeitung und Mustererkennung macht sich das Paradigma Industrie 4.0 zunutze, um zukünftig holistisch operierende Systeme im Markt zu etablieren. Dieses trifft insbesondere auf die Automationsbranche und den Maschinen- und Anlagenbau zu.
Die industrielle Bildverarbeitung steht in den nächsten Jahren vor großen Herausforderungen: Individualisierung der Fertigung, Interoperabilität innerhalb von Fertigungsanlagen, vermehrte Verwendung mobiler Geräte, höhere Datenkomplexität, Notwendigkeit der Integration intelligenter technischer Systeme, 100-Prozent-Inspektion, Quantifizierbarkeit der Ergebnisse, Rekonfigurierbarkeit gesamter Anlagen zur Laufzeit, Plug&Produce-Fähigkeit und Robustheit etc.
Effizienz der Messtechnik auch bei kleinen Losgrößen
Die Steigerung der Effizienz der Qualitätssicherung gewinnt insbesondere bei kleinen Losgrößen und hoher Artikelvarianz an Bedeutung. Optische Prüfverfahren eignen sich ideal für diese Aufgabenstellung und sind für den Einsatz in wandlungsfähigen Produktionsanlagen zukünftig das Mittel der Wahl, da eine flexible Prüfung der kundenindividuellen Produkteigenschaften ohne eine manuelle Anpassung des Prüfsystems möglich wird. Insbesondere werden 3D-Messverfahren und Multi-Sensortechniken Einzug in das Fachgebiet halten. Da die Komplexität heutiger Produktionsanlagen zunehmend eine Kopplung verschiedener Sensoren und die Fusion von Information zu Diagnosezwecken fordert, wird die Fragestellung, wie wir Bildinformationen und Maschineninformationen in Automatisierungssystemen des Maschinen- und Anlagenbaus miteinander verheiraten können, breiten Raum einnehmen. Interdisziplinäre Ansätze aus Technik, Biologie und Psychologie ermöglichen neue zukunftsweisende Lösungen.
Internes Bildverarbeitungs-Know-how ist notwendig
Unternehmen stehen deshalb vermehrt vor der Aufgabe, Bildverarbeitungssysteme in den Fertigungsprozess zu integrieren. Insbesondere für Unternehmen, die derartige Technologien neu einführen, stehen vor der Herausforderung, das für sie optimale Produkt mit dem richtigen Partner zu finden. Es ist daher ratsam, Verantwortliche im Unternehmen zu benennen, die Bildverarbeitungsprojekte sowohl fachlich als auch organisatorisch bearbeiten. Bildverarbeitungssysteme sind derzeit noch applikationsspezifische „Punktlandungen“.
Das impliziert, dass das Unternehmen unter anderem spezifische Verfahren, Produktionsschritte oder internes Know-how mit einbringen muss. Die Annahme, dass ein Zulieferer aus der Bildverarbeitungsbranche die perfekte Lösung für eine individuelle Aufgabenstellung zur Verfügung stellen kann, ist unwahrscheinlich. Schlüsselfertige Lösungen in der industriellen Bildverarbeitung sind selten. Unternehmen und Zulieferer durchlaufen eine gemeinsame Lernkurve, die beiden zugleich einen Wissenszuwachs bringt. Ein Unternehmen sollte die Produktentstehung und Qualitätssicherung immer als Kernkompetenz in eigenen Haus ansehen. ■
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