3D-Vision-System Bildverarbeitungssystem: 2D, 3D und KI vereint

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2D oder 3D, mit oder ohne KI? Diese Grundsatzfrage wird dem Anwender mit dem 3D-Bildverarbeitungssystem In-Sight L38 von Cognex nun abgenommen. Es ist das erste 3D-Vision-System, das traditionelle und KI-basierte Algorithmen in einem Gerät flexibel vereint.

Eine Grundsatzfrage bei der Planung eines neuen Bildverarbeitungssystems lautet: 2D oder 3D? Welche Wahl bessere Ergebnisse verspricht, hängt von vielen Parametern ab, unter anderem von der Geometrie der Objekte sowie den zu erkennenden Fehlern bzw. Messergebnissen. Seit einiger Zeit müssen sich Anwender von Vision-Systemen zudem festlegen, ob sie ausschließlich mit traditionellen, regelbasierten Algorithmen oder auch mit Methoden der Künstlichen Intelligenz arbeiten wollen. Nach der Realisierung eines Systems gibt es zwar immer noch Möglichkeiten, von 2D auf 3D aufzurüsten oder KI-Funktionalitäten zu ergänzen. Der wesentliche Vorteil der KI, das einfachere Konfigurieren der Vision-Systeme, ist dann jedoch schon verschenkt.

Traditionelle Werkzeuge mit KI-Tools kombinieren

Das neue 3D-Bildverarbeitungssystem In-Sight L38 von Cognex vereinfacht diese Entscheidungen: Als weltweit erstes Bildverarbeitungssystem vereint es 2D- und 3D-Technologien und erlaubt die Lösung vieler Prüf- und Messanwendungen, die mit KI-Funktionalitäten wie zum Beispiel dem Trainieren von Beispielbildern eingerichtet und mit Hilfe von regelbasierter Software angepasst werden können. „Diese Flexibilität macht das In-Sight L38 einzigartig“, betont Cognex Product Manager Ruben Ferraz. „Die jahrzehntelange Erfahrung von Cognex in der industriellen Bildverarbeitung ist in das In-Sight L38 eingeflossen: Es umfasst die besten traditionellen Vision Tools für die Erfassung und Auswertung von 2D- und 3D-Bildern. Darüber hinaus lassen sich diese Werkzeuge jedoch auch mit KI-Tools kombinieren und separat oder zusammen nutzen, um mit geringem Aufwand robuste Anwendungen zu erstellen, die zuverlässig genaue Ergebnisse liefern.“

Bildverarbeitungssystem: Hochwertiger Laser für perfekte Bilder

Grundlage für die Aufnahme hochwertiger Bilder sind zwei von Cognex patentierte Schlüsseltechnologien im Bereich der integrierten Laser-Beleuchtung: Speckle-Free und High-Power Laser Line. Die Speckle-Free-Technologie behebt Probleme mit dunklen und hellen Bereichen auf der Laserlinie, die durch Interferenzeffekte verursacht werden. Weniger Unregelmäßigkeiten einer Laser-Linie minimieren das räumliche Rauschen, was die Bildauflösung im Vergleich zu konventionellen Lasersensoren erhöht und so zu einer deutlich verbesserten Inspektions-Wiederholbarkeit führt.

Die High-Power-Laserlinie des In-Sight L38 bietet Vorteile wie unter anderem fünfmal kürzere Belichtungszeiten, höhere Liniengeschwindigkeiten und bessere Inspektionsergebnisse. Zudem zeichnen sich High-Power-Laserlinien durch eine größere Linien-Homogenität und eine zusätzliche Reduzierung der Fleckenbildung aus.

Aufgrund der Laser-Schutzklasse 2 des In-Sight L38 sind keine Sicherheitsingenieure oder Spezialgehäuse nötig. Dennoch sorgt die integrierte rote oder blaue Laser-Linie für eine fleckenfreie, homogene Beleuchtung, die in Kombination mit der hochwertigen Optik unerwünschte Reflexionen reduziert. Das In-Sight L38-Modell mit großem Field of View nutzt den Schutzklasse-2-Laser mit der höchsten Intensität am Markt und ermöglicht insbesondere bei der Untersuchung von schnell bewegten Objekten eine bessere Bildqualität.

Erfolg ohne Programmierkenntnisse

In-Sight L38 ist weltweit das erste Embedded 3D-Produkt mit KI-Tools. Für die Erstellung, den Einsatz und die Wartung selbst komplexer Anwendungen sind keine Programmier- oder KI-Erfahrungen nötig: In-Sight L38 vereinfacht die Konfiguration dank der integrierten KI-Technologie Edge Learning, die vortrainierte Modelle mit anwendungsspezifischen Daten verwendet, erheblich. Ein beispielbasiertes Training von Objekten und Fehlerklassen ist ausreichend, ersetzt die komplexe Programmierung vieler regelbasierter Tools und rationalisiert so die Anwendungsentwicklung.

Die KI-gesteuerten 3D-Tools lassen sich in wenigen Minuten einrichten und benötigen nur fünf bis zehn markierte Bilder, um eine Aufgabe zu automatisieren. Mit einem einzigen Tool können Anwender somit Abweichungen in drei Dimensionen erkennen und erhalten Ergebnisse in realen Messgrößen. In-Sight L38 gewährleistet dabei eine genauere Reproduktion der geprüften Teile als bisher, was zu zuverlässigeren Inspektionen und Messungen führt.

„In-Sight L38 gibt Anwendern eine einfache Software für die Erstellung von Anwendungen und die Möglichkeit an die Hand, innerhalb derselben Software regelbasierte mit KI-basierten Tools zu kombinieren. Dies ebnet den Weg zu einer schnellen, wirtschaftlichen Implementierung von 2D- und 3D-Bildverarbeitungssystemen und ist eine große Stärke des In-Sight L38“, so Ferraz.

In-Sight L38 basiert auf der In-Sight Software von Cognex. Anwender können dadurch von einfachen 2D-Anwendungen mit In-Sight 2800 über schnellere Anwendungen mit In-Sight 3800 bis hin zu In-Sight L38 zur Prüfung dreidimensionaler Merkmale kosteneffizient über die Produktpalette skalieren. Das minimiert die Zeit für das Einrichten der Systeme und den internen Schulungsaufwand.

Vielseitige Anwendungsbereiche für das Bildverarbeitungssystem

Hauptzielgruppen des In-Sight L38 sind die Automobil- und die Verpackungsindustrie, die bei Qualitätskontrollen und der Prozessrationalisierung auf Vision-Systeme angewiesen sind. Aufgaben wie Volumen- und Höhenmessungen, die Lokalisierung und Klassifizierung von Objekten, das Lesen von Codes und der Vergleich von Teilen sind dort an der Tagesordnung und mit In-Sight L38 perfekt gelöst.

KI-Fortschritte haben darüber hinaus jedoch weitere Möglichkeiten für die industrielle Bildverarbeitung eröffnet, so Ferraz: „Wir sind heute nicht mehr auf traditionelle Anwendungen beschränkt. KI ermöglicht es uns, auch Aufgaben mit einem hohen Maß an natürlicher Variation zu bewältigen, wie z.B. die Inspektion von Holz oder Lebensmitteln. Durch seine Flexibilität in Bezug auf 2D- und 3D-Aufgaben und die Option, regelbasiert, mit KI-Methoden oder mit einer Kombination beider Technologien vorzugehen, stellt das In-Sight L38 einen umfassenden Lösungsansatz für viele Anforderungen in unterschiedlichsten Branchen dar.“

Erste Lösungen bereits realisiert

Cognex hat bereits erste Lösungen realisiert. „Die Resonanz auf In-Sight L38 ist sehr positiv und hat unsere hohen Erwartungen übertroffen“, berichtet Ferraz. „Anwendungen wie die Klassifizierung von Lötstellen anhand ihres Aussehens, die Erkennung von Defekten auf unebenen Oberflächen, das Lesen schwer erkennbarer Codes oder das Zählen von Teilen, die sich berühren, sind einige Beispiele, in denen Anwender unser 3D-System mit KI schon erfolgreich einsetzen. Durch die Verschmelzung von 2D-, 3D-, regelbasierter und KI-Technologien ist In-Sight L38 zudem in der Lage, komplizierte Muster oder Defekte zu erkennen, die Bildqualität zu verfeinern und dadurch bessere Ergebnisse zu erzielen. 2D- und 3D-Funktionen in ein- und demselben Produkt zu haben, eröffnet zahlreiche Möglichkeiten und erhöht die Anwendungsvielfalt. Wir freuen uns daher auf weitere Aufgaben, in denen sich das In-Sight L38 auszeichnen kann.“

Der Autor Peter Stiefenhöfer ist freier Journalist.