Anzeige
Anzeige

Inline Computational Imaging

Simultane 2D-Farbinspektion und 3D-Messung

Schnelles und genaues Prüfen, auch von dunklen oder glänzenden Materialien, idealerweise simultan in Farbe und 3D – das sind Anforderungen der Industrie an automatische Inspektionssysteme. Inline Computational Imaging (ICI) ist ein neues Verfahren, das genau diesen Anforderungen gerecht wird. Es kombiniert modernste Bildaufnahmetechniken mit smarten Algorithmen und ermöglicht die simultane Erfassung von 2D-Farb- und 3D-Tiefeninformationen.

Bild 1 | Beispielanwendungen für ICI Links: Elektronikfertigung (Messung der Pinhöhe und Ausrichtung). Mitte: Inspektion von metallischen Oberflächen (Kratzer, Dellen, Poren, Lunker, 3D-Vermessung). Rechts: Sicherheitsdruck (Kippeffekte und Prägungen, z.B. Brailleschrift). (Bilder l.,m.: AIT Austrian Institute of Technology GmbH; Bild r.:© Fotocute/GettyImages.at)

Die ICI-Methode kombiniert Vorteile von Lichtfeldaufnahmen und dem photometrischen Stereo-Verfahren in einem kompakten System. Das Aufnahmesystem besteht aus einer Multizeilenkamera, zwei Beleuchtungsquellen und einem Transportsystem. Für den Aufnahmeprozess wird das Prüfobjekt an Kamera und Beleuchtung vorbei bewegt und von jeder Zeile der Multizeilen-Kamera aufgenommen. Dabei sieht jede Zeile das Objekt unter einem geringfügig anderen Betrachtungs- und Beleuchtungswinkel. Deshalb wird jeder Objektpunkt mehrmals aus verschiedenen Betrachtungs- und Beleuchtungsrichtungen aufgenommen. Mittels dieser Daten kombiniert ICI die Vorteile aus Lichtfeld und photometrischem Stereo in einem einfach zu handhabenden Setup. Der Vorteil der Methode liegt in ihrer Flexibilität: Anzahl und Position der Betrachtungswinkel sind dynamisch wählbar und ermöglichen so die flexible Anpassung an individuelle Genauigkeits- und Geschwindigkeitsanforderungen unterschiedlicher Prüfaufgaben. Im Vergleich zu herkömmlichen Lichtfeldaufnahmesystemen wie z.B. plenoptische Kameras, die durch die Verwendung von Mikrolinsen optische Auflösung verlieren, oder Kameraarrays, die aufgrund der hohen Anzahl an Kameras groß, teuer und wartungsintensiv sind, ist das ICI-Aufnahmesystem kompakt und arbeitet mit voller optischer Auflösung.

Robustere Fehlererkennung

 Szene mit schwarzem Kabelbinder, glänzender Münze und Feile. (Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH)

Bild 2 | Szene mit schwarzem Kabelbinder, glänzender Münze und Feile. (Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH)

Die gewonnenen Lichtfelddaten enthalten deutlich mehr Informationen über das Prüfobjekt als herkömmliche Inspektionssysteme. Speziell entwickelte ICI-Algorithmen berechnen aus den Lichtfelddaten in Echtzeit optimierte Farbbilder (ICI-Farbbilder) sowie detailgenaue 3D-Information (ICI 3D-Modell) der Prüfobjekte. Die sogenannten ICI-Farbbilder sind z.B. Bilder mit Glanz- oder Schattenunterdrückung, erhöhtem Dynamikbereich (HDR) und erhöhtem Tiefenschärfenbereich (all-in-focus). Die rechnerisch optimierten ICI-Farbbilder sind daher kontrastreicher, rauschärmer und schärfer und ermöglichen daher eine bessere und robustere Fehlererkennung. Die ICI-3D-Algorithmen kombinieren Stereo und Photometrische Methoden und generieren so ein detailgetreues ICI-3D Modell. Die 3D-Rekonstruktion arbeitet weitgehend unabhängig von den Oberflächeneigenschaften der Prüfobjekte und kann daher für glänzende oder matte, sowie texturierte bzw. untexturierte Objekte oder auch schwarze Objekte verwendet werden. Abweichungen im Mikrometerbereich werden dabei robust erkannt.

Optische Inline-Inspektion

 Das ICI-3D-Modell liefert eine detailgenaue Tiefenrekonstruktion. (Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH)

Bild 3 | Das ICI-3D-Modell liefert eine detailgenaue Tiefenrekonstruktion. (Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH)

Trotz der Tatsache, dass es ein kompaktes System aus Standardkomponenten ist, liefert das ICI-System in Echtzeit optimierte Farbbilder und zugleich detailgetreue 3D-Tiefenbilder. Die geringe Systemkomplexität, eine weitgehende Unabhängigkeit von den Reflexionseigenschaften der Prüfobjekte und die hohe Anpassungsfähigkeit an Genauigkeit und Geschwindigkeit machen das Verfahren zu einer interessanten Lösung für die industrielle Inspektion. Die Einsatzbereiche der ICI-Technologie in der industriellen Inspektion sind vielfältig und reichen von der Elektronik- und Leiterplattenfertigung über Metallprüfung bis hin zur Druckbildinspektion. Der Erfolg des Inline Computational Imaging spricht bereits für sich: Das Technologie-Netzwerk Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe hat das Verfahren Ende 2017 als das Beste in seinem Bereich bewertet. Darüber hinaus ist die Technologie mit zahlreichen Patenten geschützt.

Anzeige

Empfehlungen der Redaktion

Das könnte Sie auch interessieren

Für starke Kontraste und mehr Flexibilität bei Farbanwendungen gibt es jetzt das E°See-GigE-Visionsystem mit optional integriertem RGB-LED-Beleuchtungsring. Farbtemperatur und Wellenlänge des LED-Beleuchtungsrings sind frei einstellbar. ‣ weiterlesen

www.eckelmann.de

Anzeige

AI Core is the first embedded ultra-compact Artificial Intelligence processing card for edge computing. It is a mini-PCIe module powered by Intel Movidius Myriad 2. This low-power module enhances IIoT edge devices with hardware accelerated deep learning and enhanced machine vision functionality.‣ weiterlesen

www.aaeon.eu

Anzeige

Die Softwareplattform Aicon BendingStudio erlaubt nun die Messung komplexer Rohr- und Drahtgeometrien mit dem Romer Absolute Arm mit integriertem Scanner. Die Lösung für die Vermessung von Rohren und Drähten auch mit komplexen Geometrien ist geeignet für Bauteile mit einem Durchmesser von bis zu 300mm. Mit der neuesten Version der BendingStudio-Software können nun die Messsysteme Aicon TubeInspect und Romer Absolute Arm mit Scanner gesteuert werden.

www.hexagon.com

Anzeige

Der IPC-Flex mini ist eine kompakte Lösung für Bildverarbeitungsanwendungen. Dank eines intelligenten Lüftungskonzepts, kann der IPC problemlos in Temperaturbereichen bis +50°C betrieben werden. Vielfältige Montageoptionen und I/Os ermöglichen einen flexiblen Einsatz. Der IPC steht als Rack, Desktop und Wallmount Option zur Verfügung.

www.pyramid.de

Das modulare 3D-Kamerasystem Ensenso X gibt es jetzt auch mit den 5MP-Industriekameras mit IMX264 CMOS-Sensor von Sony. Im Vergleich zu den bisherigen 1,3MP Varianten ermöglichen sie ein erweitertes Sichtfeld, höhere Auflösung und geringeres Rauschen. Dank des größeren Sichtfeldes kann nun der Abstand zwischen Kamerasystem und Objekt verringert werden und ein Plus von bis zu 35% bei der lateralen Auflösung bei mehr als 30%, sodass Details und Tiefeninformationen noch präziser erfasst werden können. Zudem steht auch ein aktualisiertes SDK zur Verfügung.

www.ids-imaging.de

Anzeige

Der lüfterlose IPC Compact C7 verfügt über Kaby-Lake-Prozessoren von Intel. Der Box-PC ist passiv gekühlt und unterstützt die Videokodierungen WMV9, MPEG-2 und H.264. Je nach Anwendung wählen Kunden zwischen einem Core-i3, Core-i5 oder Core-i7-Prozessor. Letzterer bietet eine CPU-Taktfrequenz von 2,8GHz. Neben dem Prozessor sind auch die Schnittstellen nach Kundenwunsch konfigurierbar. ‣ weiterlesen

www.syslogic.de

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige