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Butterkekse, Kameras und Industrie 4.0

Imaging-Industrie liefert wichtige Schlüsseltechnologien für die Optimierung von Industrie und Alltag.
Butterkekse, Kameras und Industrie 4.0 © Pixabay / Bru-nO
 

Wer ein scheinbar simples Produkt wie einen Butterkeks in der Hand hält, würde nicht erwarten, dass Imaging-Technologie wichtig für seine Herstellung ist. In immer mehr Bereichen der industriellen Fertigung ist dies laut Photoindustrie-Verband (PIV) mittlerweile dank automatisierter Bildverarbeitung der Fall. Kunden erwarten mehr denn je eine hohe Qualität bei geringem Preis. Für die nötige Optimierung zahlreicher Herstellungsprozesse und im Alltag liefert die Imaging-Industrie wichtige Schlüsseltechnologien.

Industrielle Bildverarbeitung Basis für viele Zukunftstechnologien



Die so genannte „industrielle Bildverarbeitung“ erkennt mit Hilfe hochwertiger Kameras und der zugehörigen Auswertungssoftware, die Qualität von Oberflächen ebenso wie beispielsweise die Farbe und warnt, wenn während der Produktion etwas nicht den vorgegebenen Standards entspricht. Butterkekse etwa, werden während der Fertigung gefilmt und von einer Software auf Intaktheit geprüft. Zerbrochenes Backwerk wird aussortiert und Konsumenten erhalten Kekse, die den optischen Qualitätsvorgaben entsprechen.

Dank der Automatisierung werden Mitarbeiter von stupiden Prüfprozessen entlastet. Die Fehlerrate sinkt, denn elektronische Systeme werden nicht müde. Kameras und automatisierte Bildverarbeitung sind daher aus der industriellen Fertigung heute nicht mehr wegzudenken. Dank Künstlicher Intelligenz (KI) und damit selbstlernender Systeme, werden in zunehmenden Maße drohende Probleme schneller erkannt.

„Verbesserte Qualität, höhere Zuverlässigkeit, mehr Sicherheit und Wirtschaftlichkeit sind Eigenschaften, die nicht nur in der industriellen Fertigung gefragt sind”, fasst Christian Müller-Rieker, Geschäftsführer, Photoindustrie-Verband (PIV), zusammen. Auch im täglichen Alltag werden wir in Zukunft noch mehr von Bildverarbeitungssystemen profitieren. Wer hat im Supermarkt nicht schon erlebt, dass an der Kasse beim Kauf frischer Lebensmittel nach dem nötigen Zahlencode für die Verbuchung gefragt wird. Dies soll in Zukunft dank Imaging-Technologie nicht mehr nötig sein. Eine in die Kasse eingebaute Kamera soll mit Hilfe eines automatischen Bilderkennungssystems Äpfel und Birnen auseinander halten können und zielsicher entscheiden, welche Sorte der Kunde erwerben möchte. Das Einkaufen soll damit noch bequemer und schneller werden. Dies könnte sogar so weit gehen, dass der Kunde überhaupt keine Kasse mehr benötigt, sondern per Gesichtserkennung identifiziert wird und die aus dem Regal genommenen Produkte automatisch seinem Kundenkonto berechnet werden. Erste Prototypen dafür sind bereits in den USA im Einsatz.


Industrie 4.0 mit Hilfe von automatischer Bildverarbeitung



Die Einsatzgebiete gehen aber noch sehr viel weiter: In der sich anbahnenden „Industrie 4.0“ unterstützen Imaging-Systeme die Prozessoptimierung für die produzierenden Maschinen, indem sie erkennen helfen, wann eine Wartung nötig ist. Schleichende Verschlechterungen im Produktionsprozess werden dank der Kopplung von optischen Systemen und Qualitätsvorgaben frühzeitig erkannt. Auch im Bereich öffentlicher Infrastrukturen hilft die automatisierte Selbstbeobachtung bereits bei der Wartung. Der Londoner Public Transport etwa setzt ein Schienenüberwachungssystem ein, bei dem zwei speziell für diese Aufgabe entwickelte Kameras direkt vorne an die Personenzüge montiert sind. Sie sammeln kontinuierlich Daten, die nachts von einem Bildverarbeitungssystem ausgewertet werden und den Betreibern Hinweise darauf geben, welche Schienen repariert oder ausgetauscht werden müssen.


Wachstumsrekorde bei Bildverarbeitungssystemen



Kein Wunder also, dass die Bildverarbeitungsindustrie in Deutschland und Europa seit Jahren Umsatzrekorde und Wachstum meldet. Innerhalb der zehn Jahre von 2005 bis 2015 hat sich der Umsatz der Branche verdoppelt. „Wir erwarten, dass der Trend weiter aufwärts geht, denn Maschinen und Roboter lernen erst mit Bildverarbeitungssystemen zu sehen und diese Schlüsselqualifikation wird immer wichtiger”, kommentiert Christian Müller-Rieker. Durch höhere Auflösungen der Kameras, mehr Prozessorleistung und ständige Weiterentwicklung der Software steigt, die Leistungsfähigkeit von Bildverarbeitungssystemen rapide an.

Trends der Bildverarbeitung



Für die weitere Verbreitung ist eine Reihe von Trends in der industriellen Bildverarbeitung entscheidend:

+ Die Systeme werden immer kleiner, das macht sie noch flexibler und hilft, sie an immer mehr Orten einzusetzen. Waren bisher meist separate PCs für die zugehörige Bildverarbeitungs-Software nötig, sind mittlerweile eingebettete Systeme möglich.
+ Die rapide Weiterentwicklung in der Kameratechnik eröffnet neue Einsatzgebiete. Waren vor wenigen Jahren noch Schwarz-Weiß-Systeme mit begrenzter Auflösung im Einsatz, sind nun nicht nur Farbkameras stark im Kommen, sondern auch solche mit 3D-Abbbildung. Damit können Tiefendimensionen, z.B. Dellen bei Werkstücken, erkannt werden.
+ Hyperspektrales Imaging – Dabei wird neben dem sichtbaren Licht auch der nahinfrarote Bereich erfasst. Letzterer erlaubt Rückschlüsse auf die chemischen Eigenschaften. So kann nicht nur die Güte von Beschichtungen geprüft werden, sondern auch der Reifegrad von Früchten oder eventueller Schimmelbefall.
+ Die Entwicklung des „Internets der Dinge“ sorgt für weitere grundlegenden Veränderungen. Menschen und Maschinen werden vernetzt und das maschinelle Sehen gewinnt weiter an Relevanz.

Es bleibt also spannend im Bereich der Bildverarbeitung. Auf der photokina 2018 vom 26. bis 29. September 2018 in Köln werden die neuesten Entwicklungen des Imaging Ökosystem zu sehen sein.