Kalibrierung
von IBV-Anlagen

…ist das Ermitteln des Zusammenhanges zwischen Ausgabewerten der Bildverarbeitung und zugehörigen Werten der Messgröße an einem Normal. Zum Sicherstellen der erreichbaren Messunsicherheit muss die Rückverfolgbarkeit durch den Anschluss an ein (inter-)national gültiges Normal gewährleistet sein.
Nicht alle Bildverarbeitungsanlagen müssen kalibriert werden, z.B. nicht bei attributiven Tests, Zeichen- und Mustererkennung, Vollständigkeitskontrolle usw. Eine Kalibrierung muss stattfinden beim Messen und Lehren physikalischer Größen. Da Bildverarbeitungsanlagen meist aus einer Vielzahl von individuellen Komponenten mit jeweils eigenen Übertragungsfunktionen bestehen, müssen diese vor der Kalibrierung zueinander justiert werden. In Folge wird zwischen der Eingangsgröße (Intensitätsverteilung auf dem Bildsensor) und der Ausgangsgröße (zu ermittelnder Messwert) mit dem Kalibriernormal ein determinierter und wiederholbarer Zusammenhang hergestellt. Welche physikalischen Größen kalibriert werden müssen, richtet sich nach der Art und Zweck der Anlage. Das können sein:

• • Helligkeit/Wellenlänge der Beleuchtung
• • Abbildungsmaßstäbe, Perspektiv-/Ab-bildungsfehler, Abstände, Winkel der Optik
• • Äußere Lage/Drehlage, Helligkeits-, Beleuchtungsstärke-, Leuchtdichte-, Farb-, Weiß-, und Temperaturempfindung der Kamera

Eine 3D-Kalibrierung ist aufwändiger. Dazu müssen determinierte mathematische Verhältnisse zwischen Kamera, Prüfobjekt und ggf. Handhabungssystemen ermittelt und die Kameraparameter bestimmt werden. Die Güte der Kalibrierung hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Lineare Zusammenhänge sind am einfachsten zu handhaben, aber leider eher die Ausnahme. Die Kalibrierung wird mit einem Kalibrierprogramm durchgeführt. Dabei werden die Kalibrierfaktoren festgestellt und gespeichert, um, wie in einigen Industriezweigen (Lebensmittel, Pharma) üblich, die Rückverfolgbarkeit zu dokumentieren.

Wann wird kalibriert?

Es gilt der Grundsatz: So häufig wie nötig. Das bedeutet:

• • Bei Inbetriebnahme
• • Nach jeder Änderung an der Maschine (mechanisch, lichttechnisch, optisch, elektrisch, Software-Parameter)
• • Vorbeugend in Zeitintervallen, zur Erhaltung der zeitlichen Stabilität der Messunsicherheit

Vorgehen beim Kalibrieren

• • Zum Erreichen einer hohen Wiederholgenauigkeit gleiche Software-Algorithmen/-parameter wie im Prüfprogramm für Serienteile nutzen.
• • Möglichst gleich geformte Kalibrierkörper nutzen, wie die späteren Prüfobjekte der Serienprüfung. Ansonsten auf standardisierte Prüfkörper (Endmaße, Prüfstifte, Chromgitter) zurückgreifen.
• • Kalibrierung im Subpixelbereich besonders sorgfältig vornehmen (mehrere Durchläufe).
• • Was bewirkt kalibrieren außerhalb der Bildmitte? (ggf. unsymmetrischer Einfluss von Abbildungsfehlern).
• • Langzeitstabilitäten und Umgebungsbedinungen beachten.