Sichtprüfung: Intelligent unterstützt

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Sichtprüfungen können je nach Komplexität des Bauteils und Variantenvielfalt für den Werker nicht nur anstrengend, sondern auch ermüdend sein. Außerdem hängt die Fehlererkennungsrate stark von der Konzentration und der Tagesform des Prüfers ab. Ein Lösung bietet eine KI-basierte Prüfsoftware.

Am Ende eines Montageschritts wird die Sichtprüfung vom Werker meistens schon intuitiv vollzogen: Sitzt die U-Scheibe richtig? Ist der Kabelbinder vorhanden? Hat die Kabellitze die richtige Farbe für diese Anschlussstelle? Unter Umständen ist genau dieser Arbeitsschritt essenziell für die spätere Produktqualität und spart im Zweifel hohe Nachbearbeitungskosten. Denn je früher ein Mangel erkannt wird, desto leichter und zumeist auch kostengünstiger, lässt sich dieser beheben. Doch leider ist die Ergebnisqualität bei einer Prüfung durch den Menschen von Faktoren wie Erfahrung und persönlicher Sorgfalt abhängig.

Dieser Herausforderung haben sich Hopie Tech und Micronise (Control: Halle 3, Stand 3200) angenommen und das Computer Assisted Visual Inspection (Cavi) Prinzip auf Basis einer KI-basierten Routine umgesetzt, welche Werker bei der Sichtprüfung unterstützt. Das Herzstück dieser Lösung ist die von Hopie Tech entwickelte Sichtprüfungssoftware 2-Inspect, die um für die jeweilige Applikation erforderlichen Hardware-Komponenten, ergänzt wird. Das Gesamtsystem beinhaltet die Komponenten für die Bildaufnahme (Kameras mit passender Beleuchtung), sowie einen PC mit Touch-Monitor zur Interaktion mit dem Werker.

Die Sichtprüfungssoftware bildet den gesamten Prüfprozess ab und stellt KI-basierte „Prüfassistenten“ bereit, die in der Lage sind, ähnlich wie ein Mensch, Abweichungen zwischen zu prüfendem und Referenzbild zu erkennen und zu bewerten. Dies bezieht sich nicht nur auf Fragestellungen wie „vorhanden / nicht vorhanden“, sondern auch auf Prüfaufgaben, ob ein Element beispielsweise zwar „da“, aber vielleicht nicht korrekt angebracht ist (verdreht, verschoben). Da die Bandbreite zwischen „korrekt“ und „Fehler“ sehr groß sein kann, lernt das System mit jeder Prüfung hinzu und ist bereits nach kurzer Zeit in der Lage, eine Bewertung vorzunehmen.

In der Praxis macht der Werker zunächst ein Bild von seinem Montageobjekt. Aus diesem Bild extrahiert die Software automatisch alle zuvor definierte Prüfpunkte und zeigt sie dem Werker in einer tabellarisch-übersichtlichen Form an. Durch diese Gegenüberstellung von Ist-Bild mit dem Sollzustand aus der Referenzaufnahme, erkennt der Werker sofort, welche Punkte IO oder NIO sind, und kann diese per Touch-Eingabe bewerten. Diese bewerteten Prüfbilder werden in einem zweiten Schritt der Künstlichen Intelligenz zum Training zugeführt. Nach erfolgreichem Training ist die Software dann in der Lage, dem Werker für die nächsten Kontrollen Prüfvorschläge zu unterbreiten. Diese Vorschläge kann der Werker in einem Übersichtsbild leicht erfassen und durch Setzen eines Hakens freigeben.

Beispiele aus der Praxis zeigen die Vorteile dieser Lösung auf: So wird das Prüfsystem genutzt, um manuelle Montagearbeitsplätze in einer Elektronikfertigung mit einer End-of-Line Prüfung zu ergänzen. Der Montageprozess beinhaltet unter andrem einen Einpressvorgang von elektrischen Kontakten in eine Kunststoffhalterung. Für die Cavi-Prüfung wird an dem Aluminiumprofil über dem Arbeitsplatz eine Kamera mit Zoomobjektiv und telezentrischer Beleuchtung montiert. Während die Kamera auf die Einpressvorrichtung „schaut“, projiziert die telezentrische Beleuchtung einen grünen Lichtspot auf die Aufnahme der Einpressvorrichtung und stellt so eine homogene Ausleuchtung der Prüfperspektive sicher. Im Arbeitsprozess bestückt ein Werker zunächst die Einpressvorrichtung mit allen notwendigen Federn und Rastelementen und vollzieht den händischen Einpressvorgang. Direkt nach dem Pressvorgang löst der Werker mit Hilfe eines Fußschalters die Prüfbildaufnahme durch die Kamera aus und schaut sich sodann das Ergebnis auf einem kleinen Touch-Monitor neben der Presse an.

Nur einwandfreie Ware wird letztlich verpackt

Ist alles IO, geht es zum Verpacken der Baugruppe über. Da das Pressen der letzte Arbeitsschritt vor dem Verpacken ist und das verpackte Produkt danach nicht mehr überprüft werden kann, würden mögliche Fehler erst beim Kunden entdeckt. Das Kontrollbild mit dem IO-Hinweis gibt dem Werker die Gewissheit darüber, dass vor dem Verpacken alles korrekt eingelegt wurde. Die neue End-of-Line Kontrolle bietet nicht nur eine Entlastung für den Werker, sondern versetzt das Unternehmen auch in die Lage, seinen Kunden gegenüber eine höhere Out-of-Box Qualität zu gewährleisten.

In einem anderen Beispiel wird die Prüfsoftware zur Chargenprüfung von Steckkontakten eingesetzt. Da schon kleine Montagefehler an elektrischen Kontakten zum Ausfall ganzer Systeme führen können, gelten sie als neuralgischen Punkte in der Verbindungstechnik. Für hochwertige Steckverbindungen in der Medizintechnik erfolgt die Endkontrolle der Steckkontakte daher durch geschulte Prüfer, welche hierfür Mikroskope nutzen. Zum Test der KI-basierten Prüfsoftware wurde ein separater Prüfplatz mit digitaler Mikroskopkamera eingerichtet. In einem spontanen Wettbewerb zwischen menschlichem Prüfer und KI-Software zeigte sich, dass durch die KI mehr Fehler aufgedeckt wurden, als durch die prüfenden Personen. Zudem ergab sich ein nennenswerter Zeitvorteil durch den Einsatz der KI, da die Software mit einer Bildaufnahme alle Prüfpunkte zeitgleich auswerten kann, während der Prüfer mit dem Auge einen Prüfpunkt nach dem anderen sichten und bewerten muss. Die Prüfer nahmen es sportlich und freuten sich darüber, dass sie für die Routineprüfung durch die 2-Inspect-Software künftig entlastet werden und nur noch im Fehlerfall, genauer hinschauen müssen.

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