Was die Beleuchtung nicht zeigt, kann keine Software finden. Was ein Vision-System ist, steht im Glossar unter Vision-System. Hier geht es um die Auslegung: welche Kette dahintersteht, wie Sie die Auflösung berechnen und warum das Licht die wichtigste Komponente ist.
Die Kette eines Vision-Systems
Ein Vision-System besteht aus vier Gliedern, und es ist immer nur so gut wie das schwächste:
Beleuchtung. Erzeugt den Kontrast, aus dem das Merkmal überhaupt sichtbar wird.
Optik. Bestimmt Sichtfeld, Arbeitsabstand und Schärfentiefe.
Sensor. Wandelt das Bild in Pixel und legt damit die Auflösungsgrenze fest.
Auswertung. Findet im Bild, was das Bild zeigt, und nichts darüber hinaus.
Investiert wird meist von hinten nach vorn: teure Software, mittlere Kamera, Beleuchtung aus dem Restbudget. Sinnvoll ist die umgekehrte Reihenfolge.
Beleuchtungsarten und ihre Aufgaben
Auflicht. Standardfall für Beschriftungen, Farben, Vollständigkeit. Achtung bei glänzenden Oberflächen.
Durchlicht. Das Teil wird von hinten beleuchtet und erscheint als Silhouette. Erste Wahl für Konturen, Maße und Vollständigkeitsprüfung von Bohrungen.
Dunkelfeld. Streifendes Licht, bei dem nur Störstellen aufleuchten. Das Mittel der Wahl für Kratzer und Risse.
Koaxial und Dombeleuchtung. Für spiegelnde und gewölbte Oberflächen, wo direktes Licht nur Reflexe erzeugt.
Die Wahl folgt dem Merkmal, nicht dem Bauteil. Für Kontur und Kratzer am selben Teil braucht es zwei Aufnahmen mit zwei Lichtarten.
Auflösung berechnen: die Rechnung, die vor dem Angebot kommt
Zwei Schritte, mit Papier machbar:
Ortsauflösung [Pixel/mm] = Sensorbreite in Pixel ÷ Breite des Sichtfelds in mm
Danach die Frage, ob das reicht. Nach dem Abtasttheorem braucht es mindestens zwei Pixel je kleinstem zu erkennendem Merkmal; bei Farbkameras mit Bayer-Filter sind es praktisch drei bis vier, weil die Farbfilter die effektive Auflösung senken. Für Messaufgaben liegt der Bedarf deutlich höher, denn dort arbeiten gute Systeme mit Subpixel-Verfahren, die aber optisch saubere Bedingungen und eine Validierung durch einen Messmittelversuch voraussetzen.
Wer ein Merkmal von 0,2 Millimetern bei 200 Millimetern Sichtfeld erkennen will, braucht also mehr als eine einfache Rechnung „Sichtfeld geteilt durch Pixelzahl“ nahelegt.
Warum Vision-Projekte im Mittelstand scheitern
An veränderlichen Bedingungen. Tageslicht durch ein Hallenfenster, eine neue Teilecharge mit anderem Glanz, ein um zwei Millimeter verschobenes Werkstück, und die Erkennungsrate bricht ein. Ein Vision-System braucht eine Abschirmung gegen Fremdlicht und eine definierte Teileposition, sonst prüft es die Umgebung mit.
Das zweite Muster ist die Bewegung. Ein Teil auf einem laufenden Band braucht eine kurze Belichtungszeit oder einen Blitz, sonst entsteht Bewegungsunschärfe, und die kostet mehr Auflösung, als jede größere Kamera zurückbringt.
Welche Prüfaufgaben sich überhaupt eignen und wie die Schwelle zwischen Pseudoausschuss und durchgelassenem Fehler gesetzt wird, steht im Beitrag Qualitätssicherung mit KI.
Vision-Systeme in der Digitalisierungsstrategie: Stufen 2 und 3 im DOpE-Modell
In der Digitalisierungspyramide der Dögel GmbH liefert ein Vision-System Daten für die Stufe 2, den vernetzten Betrieb, und ermöglicht auf Stufe 3 die datenbasierte Steuerung.
Der Nutzen entsteht erst mit der Anbindung: Eine Prüfentscheidung, die nur eine Ampel schaltet, aber nirgends dokumentiert wird, verschenkt den halben Wert. Mehr dazu im Beitrag Was ist Digital Operational Excellence?
Vision-System auslegen: die ersten drei Schritte
1. Merkmal und Toleranz benennen. Was genau soll erkannt werden, und wie klein ist es? Ohne diese Zahl ist keine Auslegung möglich.
2. Lichtart bestimmen. Kontur, Oberfläche oder Beschriftung? Am besten mit Musterteilen und drei Lichtarten ausprobieren, bevor eine Kamera ausgewählt wird.
3. Bedingungen festlegen. Fremdlichtabschirmung, Teileposition, Bewegung zum Aufnahmezeitpunkt.
Diese drei Schritte lassen sich selbst gehen. Wer es strukturiert will, bekommt es als DOpE-Analyse: eine Bewertung, welche Prüfaufgaben tragen, welche Voraussetzungen fehlen und welche Maßnahme nach Wirtschaftlichkeit zuerst kommt. Was das Verfahren umfasst, steht auf unserer Seite zu Digital Operational Excellence.
Sprechen Sie uns an. Wir sagen Ihnen auch, wenn eine einfache Lichtschranke Ihre Prüfaufgabe löst.
Redaktion Dögel GmbH