Bildverarbeitung & Sensorik in Machine Vision - Kontrast und SNR erhöhen

Bildverarbeitung & Sensorik in Machine Vision

Verbesserte Leistung von industrieller Bildverarbeitung & Sensorik in Machine Vision - Applikationen

Bildverarbeitung & Sensorik in Machine Vision - Anwendungen

Das maschinelle Sehen durch bildgebende, kamerabasierte Systeme oder auch nichtabbildende, sensorbasierte Systeme erlangt einen immer höheren Stellenwert in industriellen Produktionsumgebungen. Insbesondere vor dem Hintergrund der zunehmenden Automatisierung zum Zweck der Produktionsoptimierung und Effizienzsteigerung, die für die globale Wettbewerbsfähigkeit unabdingbar sind.

Machine Vision Anwendungen werden getrieben von einem immer besser werdenden Verhältnis von Performance und Kosten. ACKTAR Produkte tragen genau dazu bei, indem sie durch Verbesserung des Kontrasts und Erhöhung des Signal-Noise-Ratios die Effizienz und Zuverlässigkeit von Systemen für die Fabrikautomation signifikant optimieren.

Kontrast- und Signal-Rausch-Verhältnis in Machine-Vision-Systemen verbessern

Die industrielle Bildverarbeitung und die industrielle Sensorik dienen der automatischen Inspektion und Analyse beispielsweise für die Überwachung hochdynamischer Produktionsprozesse, die Prozesssteuerung und die Roboternavigation oder auch für Qualitäts- und Vollständigkeitsprüfungen. Auch Kategorisierungs- und Klassifizierungs-Aufgaben sind typische Anwendungsbeispiele.

Industrielle Bildverarbeitung

Die automatische Extrahierung von Informationen aus einem Bild kann zu einer einfachen Gutteil-/Schlechtteil-Klassifizierung oder auch zur Analyse eines komplexeren Datensatzes genutzt werden. Objekt-Eigenschaften wie spezifische Dimensionen oder Form eines Produkts können vermessen werden um eine Klassifizierung vornehmen zu können, wie sie beispielsweise für eine Produktsortierung notwendig wäre. Auch die Produktidentifizierung per Barcode oder die Bestimmung der Position oder Ausrichtung eines Objekts liefern wertvolle Entscheidungsgrundlagen für den weiteren Produktionsprozess.

Die industrielle Bildverarbeitung, die in rauen Produktions-Umgebungen, teils unter schwierigen Lichtbedingungen oder gar in einer staubigen, / dunstigen Umgebung erfolgen muss, ist stark anfällig für ein Rauschen der Bildergebnisse. Bei wenig Kontrast und wenn der Hintergrund der Objekte, die man vermessen und kategorisieren möchte, zu dunkel ist, kann dies die Sichtbarkeit und Erkennung von Strukturen, Kanten und Formen beeinträchtigen.

Bildverarbeitung & Sensorik in Machine Vision

Licht kann im Produktionsprozess nicht nur von der beabsichtigten Lichtquelle kommen, sondern auch aus unerwünschten Quellen. Durch Reflexion und Streuung können unerwünschte Blendungen oder Lichtflecke entstehen, die entscheidende Bildinformationen überdecken oder überstrahlen können und die automatische Bildanalyse erschweren.

Die tiefschwarzen Produkte von ACKTAR helfen, den Kontrast und das Signal-Rausch-Verhältnis von industriellen Bildverarbeitungssystemen zu verbessern, beispielsweise mit den HexaBlack Verlängerungstuben oder den geschwärzten Loch- und Schlitzblenden.

Gern beraten wir Sie, ob eines unserer Folienprodukte für eine Nachrüstung oder Implentierung in ein Neusystem, die Direktbeschichtung, eine schwarz beschichtete optomechanische Komponente aus unserem Webshop oder ein fertig beschichtetes Teil gemäß Ihrer kundenspezifischen Zeichnung aus unserem One-Stop-Shop die beste Lösung für Ihr individuelles Projekt darstellt.

Industrielle Sensorik

Die berührungslose Datenerfassung durch optische Sensorik beispielsweise durch Abstandsmessung per Laserlaufzeitmessung, die Detektion von Objekten und Hindernissen per Laserscanner oder Lichtgitter und Lichtschranken sind für die Prozesssteuerung, für automatische Zählanlagen, aber auch für Sicherheitsvorkehrungen in automatisierten Produktionsumgebungen, insbesondere in der Mensch-Maschine-Interaktion elementar.

Im Gegensatz zur taktilen Sensorik, die weitestgehend unabhängig von den Oberflächeneigenschaften ihrer Mess-Objekte ist, birgt die optoelektronische Signalerfassung von Messsystemen der optischen Sensorik einige Herausforderungen. Erhebliches Störpotenzial liegt zum Beispiel in einer möglichen Transparenz der Zielobjekte oder in der übermäßigen Reflektion von glänzenden, metallischen Oberflächen. Auch Umgebungslicht und Streulicht aus anderen Lichtquellen können die Signalstärke beeinflussen.

Die tiefschwarzen Produkte von ACKTAR helfen, Störlicht und optische Grenzfälle in den Griff zu bekommen, beispielsweise mit ACKTAR SAFEtectTM Prüfkörpern für Laserscannerkalibration in Sicherheitssensoren, mit vorgefertigten tiefschwarzen Stanzteilen sowie den lichtabsorbierenden HexaBlack-Wabenstruktur und Panels für den Einbau in bestehende Machine-Vision Systeme.

Vorher-Nachher-Vergleich des Kontrasts und Signal-Noise-Ratios (HexaBlack Verlängerungstubus)

HexaBlack_vs_Anodize_tube

Mit den HexaBlack Verlängerungstuben, die in ihrem Innerern mit dem einzigartigen tiefschwarzen ACKTAR-Material ausgestattet sind und zwischen Objektiv und Kamera installiert werden, lassen sich Spiegelreflexionen bei Streifwinkeln vermeiden. Dies führt zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (signal-to-noise-ratio bzw. SNR) und einem geringeren Rauschen im Machine-Vision System. Die Simulation des Streulicht im Tubus ist im rechten Bild zu sehen:

Hexa Black Noise Reduction Extension Tubes 2
Hexa Black Tube Stray Light Simulation

Technologische Mischformen für Machine Vision Applikationen

Time-of-Flight-Systeme sind 3D-Laserscanner-Kamera-Systeme, die basierend auf dem Prinzip der Laserentfernungsmessung, den Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt für jeden Bildpunkt auflöst. Der Vorteil ist, dass eine Gesamtszenerie auf einmal aufgenommen werden kann und nicht abgetastet werden muss sowie eine hohe Bildwiederholrate, die eine Echtzeitfähigkeit ermöglicht. Durch die dritte Dimension können für die Roboternavigation zusätzlich die Höhenangabe herangezogen werden. Mobile Roboter können ihre Umgebung in Echtzeit überblicken, Hindernissen ausweichen und auf dynamische Prozesse reagieren.

Bildverarbeitung & Sensorik in Machine Vision Systemen

 

TOF-Systeme funktionieren mit allen diffus reflektierenden Materialien.

Aber auch hier können Hintergrundsignale, ungeplantes Störlicht und mehrfach reflektiertes Licht zur Beeinträchtigung der Detektionsergebnisse führen. Sind mehrere Kameras gleichzeitig in Aktion, können sie sich gegenseitig stören. Ein Lösungsansatz wäre, die Kameras mit leicht unterschiedlichen Modulationsfrequenzen arbeiten zu lassen und die tiefschwarzen Beschichtungsprodukte von ACKTAR für die Absorption und das Signal-Management einzusetzen.

Weitere Anwendungsfelder von ACKTAR-Produkten