Lichtfelder
Lichtfeldbasierte Technologie mit intelligenter Software
Dank einer Kombination aus Multi-2D- und 3D-basierter Datenakquise und AI-basierter Analyse bringt das lichtfeldbasierte Bildverarbeitungssystem Lumiscan Robotern das Sehen bei und kann Produkte besser und schneller erfassen.
Bild 1| Der lichtfeldbasierte LumiScanX kann für Bin-Picking und Qualitätsinspektion eingesetzt werden. Aufgrund seines leichten Gehäuses und der kompakten Bauform eignet es sich auch für den Einsatz direkt auf dem Roboter. (Bild: HD Vision Systems GmbH)
Komplexe Automatisierungs- und Qualitätsinspektionsaufgaben stellen höchste Ansprüche an die industrielle Bildverarbeitung. Mit einer Geschwindigkeit von 50ms pro Punktwolke, höchster Genauigkeit, und dies sogar auf glänzenden Oberflächen und unter schlechten Lichtbedingungen, erfüllt das System diese Ansprüche. Grundlage für den erfolgreichen Einsatz ist die Datenerfassung. Die Kombination von Kameraarrays mit dem Lumiscan-Verfahren erfasst die Gesamtheit aller optischen Informationen. Kombiniert mit AI ermöglicht HD Vision Systems den Anwendern so einen günstigen Zugang zur industriellen Bildverarbeitung. Diese haben die volle Kontrolle über die Prozesse und Ergebnisse aus Automatisierung und Qualitätsinspektion. Die Daten enthalten sowohl 3D-Informationen, als auch um Glanz bereinigte 2D-Bilder. Die Systeme sind also in ihrem Anwendungsbereich nicht durch Umgebungslicht oder Oberflächeneigenschaften der zu vermessenden Objekte eingeschränkt.
13 Sensoren lassen Roboter sehen
Das Mehrkamerasystem besteht aus dreizehn diskreten 1,2MP Sensoren. Das kompakte Gehäuse ermöglicht den Einsatz über der Szene oder direkt am Endeffektor des Roboters. Ausgelegt ist das System für typische Messfelder von 15x15cm über Schäfer-Kisten, bis hin zu Schmiedekisten. Darin können Objekte erkannt und verortet werden. Messabstände und Messvolumina sind variabel und liefern in einem Messvolumina von 20 bis 120cm Kantenlänge optimale Ergebnisse. Die Objekte werden durch CAD-Dateien oder Präsentation vor dem Sensor eingelernt. Zusätzlich zur Objekterkennung und Hand-Auge-Kalibrierung bietet das System die Bahnplanung für jede Kombination von Roboter und Greifer. Der Roboter kann komplexe Objekte präzise greifen und ablegen. So werden Bin-Picking und Pick&Place-Anwendungen schnell und einfach umgesetzt. Die Kommunikation zwischen Lumiscan und Roboter bzw. SPS erfolgt über Profinet oder OPC UA. Das System ist durch eine einfache API mit C/C++ und .NET oder über GenTL problemlos in bestehende Bildverarbeitungslösungen integrierbar.
Bild 2 | 3D-Punktwolke mit den lokalisierten Objekten, die als Nächstes gegriffen werden. (Bild: HD Vision Systems GmbH)
Taktzeiten unter einer Sekunde
Neben der Vereinfachung von Automatisierung und Handlingaufgaben, löst das System auch Aufgaben der Qualitätsinspektion. Durch eine einfache Benutzerführung können die Anwender selbstständig Gut-/Schlechtteile eintrainieren und unterschiedliche Fehlermerkmale festlegen. Durch die Aufnahme des Lichtfelds mit dreizehn Kameras ist für das maschinelle Lernen eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Trainingsobjekten vonnöten. Extrem hohe Anforderungen wie verschwindender Fehlausschuss – auch bei glänzenden Oberflächen – kann das System gerecht werden. Die Erkennungsrate beträgt über 99,99%. Bei verschiedenen Partnern sind die Systeme bereits seit über einem Jahr in der Produktion installiert und arbeiten dort zuverlässig. Automobilzulieferer schätzen die Vorteile, die ihnen die neuartige lichtfeldbasierte Technologie für die Produktion bietet. Taktzeiten von unter einer Sekunde sind möglich. Das Lumiscan-System ist mit dem deutschen Innovationspreis 2019 und als inVISION Top Innovation 2020 ausgezeichnet.
