Grundlagen der industriellen Bildverarbeitung

Einsatzmöglichkeiten der industriellen Bildverarbeitung

• Bildverarbeitung in der laufenden Produktion: Randbedingungen, Einsatzszenarien, Potentiale
• Anwendungen der Bildverarbeitung in der Robotik
• Etablierte Methoden der industriellen Bildverarbeitung:

• Anwesenheitskontrolle und Vollständigkeitsprüfung
• Lage-und Positionserkennung
• Vermessung
• Barcode-und Flächencodeerkennung
• optische Zeichenerkennung (OCR)
• Oberflächenprüfung

Die Bildverarbeitungskette

• Vorstellung eines Vorgehensmodell zur Strukturierung einer Bildverarbeitungsaufgabe
• Bildverarbeitung als ein komplexes System aus Zuführung, ­ Beleuchtung, Optik, Kameratechnik, Integration in den ­Fertigungsfluss, Rechnertechnik und Softwareentwicklung

Wie kommt das Bild in den Rechnerspeicher?

• Erläuterung der Schritte der Bildaufnahme – von der Zuführung der Teile zur Prüfstation bis zum Daten­transfer in den Rechner

Zuführung

• Rückwirkungen der Zuführung auf die Bildauswertung: ­Kompensation von Positions- und Lagetoleranzen

Beleuchtung

• Einfluss der Beleuchtung auf die Bildauswertung
• Beleuchtung zur Hervorhebung von Prüfmerkmalen und zur Unterdrückung von irrelevanten Details
• Prüfsituationen mit Auflicht, Durchlicht, Hellfeld, Dunkelfeld

Optische Abbildung

• Auslegung einer Abbildungsoptik: Arbeitsabstand, Abbildungsmaßstab, Format, Brennweite
• Blende und Schärfentiefe
• Spezialobjektive für geringe Arbeitsabstände, für Präzisions­vermessung, für Runduminspektion

Bildaufnehmer in Industriekameras

• CCD- und CMOS-Detektoren: Architektur und Kenngrößen
• Global Shutter und Rolling Shutter: Probleme bei der Aufnahme bewegter Objekte
• Abtastung und Artefakte bei der Bildaufnahme

Systemkonzepte für die Bildaufnahme

• Auslegung – Vorteile – Nachteile

• Intelligente Kameras und Vision-Sensoren
• Digitale Schnittstellen: Überblick über Leistungsdaten aktuell verfügbarer Schnittstellen

Was kann man mit dem Bild im Speicher anfangen?

• Schritte der Bildauswertung bis zur abschließenden Aussage „Das Teil ist in Ordnung/nicht in Ordnung“ (Klassifizierung)

Methoden der Bildvorverarbeitung

• Entzerrung: Kompensation von optischen Abbildungsfehlern
• Korrektur inhomogener Ausleuchtung (shading)
• Filterung zur Beseitigung von Störungen

Segmentierung

• Unterscheidung von Vordergrund und Hintergrund
• Segmentierung durch Binarisierung

Labeling

• Zusammenhangsanalyse der Objektpixel im Bild
• Pixelzählen als algorithmisch einfaches, aber wirkungsvolles Verfahren der Bildverarbeitung

Merkmalsextraktion

• Ermittlung charakteristischer Messgrößen für die Objekte
• Das Standardwerkzeug: Blobanalyse
• Positions- und Lagemerkmale
• Formmerkmale für Objekte im Bild

Klassifizierung

• Bildung von Objektklassen auf der Basis von Merkmalen
• Fehlklassifizierungen: Schlupf, Pseudo-Ausschuss

Bildverarbeitung im Graustufenbild

• Konzept und Wirkung von Kantenfiltern
• „pattern-matching“ – Erkennen vordefinierter Strukturen

Trends in der Bildverarbeitung: Robotik

• Stereo-Vision: Erfassung von 3D-Koordinaten im Raum
• Anwendung: Pick and Place in der Robotik

Trends in der Bildverarbeitung: 3D-Vermessung

• 3D-Sensorik: Lichtschnitt-Bildaufnahme
• Anwendung: Profilvermessung