Mit Deep Learning gegen Fehler

image 31
Bild: Inndeo Prroyectos Industriales S.L.

Inndeo mit Hauptsitz im spanischen Saragossa bietet mit seiner Marke Inspectra Bildverarbeitungslösungen für die Automatisierung von Qualitätsprüfungen in der Lebensmittelindustrie an. Die Lösung Thermoseal & Label Inspector soll nun auch Verpackungen inspizieren und Etiketten lesen. Das Gerät vereint unterschiedliche Technologien wie Hochgeschwindigkeits- und Verarbeitungserfassung mit der hauseigenen HSP-Technologie, hyperspektraler Bildverarbeitung, Deep Learning und RGB.

Verpackungsinspektion durchgängig automatisieren

Inspectra hat sich zum Ziel gesetzt, für die Verpackungsbranche ein durchgängig automatisiertes System zu entwickeln. Die Effekte eines solchen Machine-Vision-Systems sind: höhere Erkennungsraten von Defekten der Verpackungen, Kostenersparnis sowie die Digitalisierung der Produktionsprozesse. Doch wie sieht das Setup des Thermoseal & Label Inspector aus? An verschiedenen Stellen innerhalb der Inspektionsumgebung positionierte Kameras nehmen Bilder der zu prüfenden Objekte auf. Diese werden von der integrierten Machine-Vision-Software Halcon des Münchener Unternehmens MVTec verarbeitet.

Für die versiegelten Bereiche ermittelt die Software auf Grundlage verschiedener Parameter den relevanten Prüfbereich (Region of Interest/ROI) des Bildes. Zu diesem Zweck verwendet Inndeo hochauflösende RGB-Vision-Technologie, um einfache Fehler auf versiegelten Flächen zu finden – wie etwa Schinkenstücke, deren Farbe in einer transparenten Schale leicht zu erkennen ist. Darüber hinaus setzt das Unternehmen hyperspektrale Bildverarbeitungstechnologie für komplexere Fehler ein. So kann beispielsweise geschmolzenes Schinkenfett, das den gleichen Farbton wie der Kunststoff der Schale hat, oder Fehler in undurchsichtigen oder bedruckten Schalen, erkannt werden.

Unter Einsatz von Deep Learning interpretiert die Software die Bilder mit einer höheren Erkennungsgeschwindigkeit und -effizienz und erkennt etwa Falten in Siegelfolien, Fehler in der Zusammensetzung des Produkts in der Schale und Qualitätsmängel.

Optische Zeichenerkennung

Ein weiteres Anwendungsszenario ist die Inspektion der Etikettierung sowie die Prüfung, ob sich Falten unterhalb des Etiketts gebildet haben. Um das Etikett zu erkennen, sucht ein konfigurierbares Werkzeug nach einem bestimmten Muster. Sobald dieses lokalisiert ist, erfolgen die Prüfprozesse. Dabei nutzt die Applikation die in die Halcon-Software integrierten Technologien zur optischen Zeichenerkennung wie OCR (Optical Character Recognition) oder Deep OCR, welche Texterkennungsfunktionen mit Deep-Learning-Algorithmen kombinieren. So lassen sich verschiedene Arten der Etiketteninspektion konfigurieren. Zur Erkennung von Anomalien der aufgebrachten Etikettierung wie etwa Falten, Knicken, Rissen oder Verunreinigungen wie etwa durch Federn, Haare oder Knochenspuren kommen ebenfalls Deep-Learning-Technologien sowie ein Musterabgleich von Farbtönen zum Einsatz.

Nahtlose Integration?

Für Endanwender ist es wichtig, dass das Inspektionssystem nahtlos in die vorhandene Prozessumgebung einbinden lässt. „Die Integration einer Schnittstelle war eine der größten Herausforderung bei der Umsetzung. Das liegt daran, dass sich die verschiedenen Parameter der Inspektion von einer anderen Systemsteuerung aus konfigurieren lassen und alle Bilder der verschiedenen Kameras in sehr kurzer Zeit analysiert werden müssen. Man darf dabei auch nicht außer Acht lassen, dass die Bildeinzugsgeräte mit enorm hoher Geschwindigkeit arbeiten. So muss die Bildverarbeitungssoftware in sehr kurzer Zeit entscheiden, ob eine Verpackung fehlerhaft ist und ausgesondert werden muss“, sagt Emilio de la Red Bellvis. So war eine Menge an Programmier- und Debugging-Arbeit nötig, um die gesamte Verarbeitungslast auf die verschiedenen Threads des Mikroprozessors zu verteilen. Darüber hinaus mussten Rechenoperationen mit hoher Last – vor allem solche, die Deep Learning nutzen – an den Grafikprozessor (GPU) des Rechners übertragen werden. Die Halcon-Software erleichterte die Integration, da sie beispielsweise diverse Schnittstellen für viele Arten von Industriekameras bietet. Hardware-seitig umfasst das Anwendungs-Setup verschiedene Komponenten, wie etwa mehrere Industrie-PCs der neuesten Generation. Diese empfangen die Bilder der einzelnen Kameras und kommunizieren mit Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Dabei sah sich Emilio de la Red Bellvis mit einer weiteren Herausforderung konfrontiert: „Angesichts des derzeitigen Mangels an elektronischen Bauteilen mussten wir eine flexible Programmierung entwickeln. Dadurch konnten wir verschiedene Kameratypen, Verarbeitungsarchitekturen und GPUs berücksichtigen.“

Prozess automatisiert

Im Ergebnis hat Inspectra mit seinem Inspektionssystem sowie der integrierten Bildverarbeitungssoftware die Projektziele erreicht. Qualitätsmängel werden sowohl an der Verpackung als auch am Produkt selbst vermieden. Kosten für die Vernichtung, den Ersatz und den Transport von fehlerhaften Produkten werden reduziert. Zudem lässt sich die Qualitätskontrolle durchgängig automatisieren.



  • Bechtle ernennt Marijke Kasius zur Vice President

    Bechtle ernennt Marijke Kasius zur Vice President

    Neue Position in den Niederlanden Bechtle ernennt Marijke Kasius zur Vice President Das IT-Systemhaus Bechtle verändert die Führungsstruktur und beruft Marijke Kasius zur Vice President für die Bechtle-Unternehmen in den…

    mehr lesen: Bechtle ernennt Marijke Kasius zur Vice President

  • VDMA zeichnet Nachwuchstalente aus

    VDMA zeichnet Nachwuchstalente aus

    Nachwuchspreis ’Digitalisierung im Maschinenbau’ VDMA zeichnet Nachwuchstalente aus 30 Absolventinnen und Absolventen von Deutschen Hochschulen waren für den Nachwuchspreis ’Digitalisierung im Maschinenbau’ nominiert. Vier von ihnen wurden nun für ihre…

    mehr lesen: VDMA zeichnet Nachwuchstalente aus

  • Ransomware-Gruppe BlackCat setzt Opfer mit Vorschriften unter Druck

    Ransomware-Gruppe BlackCat setzt Opfer mit Vorschriften unter Druck

    Kommentar von Martin J. Krämer, KnowBe4 Ransomware-Gruppe BlackCat setzt Opfer mit Vorschriften unter Druck Jüngste Ereignisse zeigen, dass Cyberkriminelle nicht nur über technisches Knowhow verfügen, sondern auch über ein grundlegendes…

    mehr lesen: Ransomware-Gruppe BlackCat setzt Opfer mit Vorschriften unter Druck

  • Was Lernfabriken zur Weiterbildung beitragen

    Was Lernfabriken zur Weiterbildung beitragen

    Fachkräfte für die Industrie 4.0 Was Lernfabriken zur Weiterbildung beitragen Was können sogenannte Lernfabriken 4.0 für die Weiterbildung von Fachkräften leisten? Sehr viel – wenn Lehrkonzepte und Rahmenbedingungen stimmen. Zu…

    mehr lesen: Was Lernfabriken zur Weiterbildung beitragen

  • Das Online- und Präsenz-Lernen verzahnen

    Das Online- und Präsenz-Lernen verzahnen

    Blended Learning Das Online- und Präsenz-Lernen verzahnen Viele Unternehmen nutzen inzwischen die Digitaltechnik, um sogenannte Blended-Learning-Konzepte in ihrer Organisation zu realisieren – auch weil diese Lernform den Erwartungen der Angehörigen…

    mehr lesen: Das Online- und Präsenz-Lernen verzahnen

  • Studie: Carbon Capture and Storage in Industrieprozessen

    Studie: Carbon Capture and Storage in Industrieprozessen

    CO2-Emissionen einlagern Studie: Carbon Capture and Storage in Industrieprozessen Technologien zum Abtrennen und Speichern von CO2 (CCS) waren vor einigen Jahren für Kohlekraftwerke im Gespräch – stießen aber auf massiven…

    mehr lesen: Studie: Carbon Capture and Storage in Industrieprozessen

  • Geschäftsklima in der Autoindustrie kühlt ab

    Geschäftsklima in der Autoindustrie kühlt ab

    Zahlen des Ifo Instituts Geschäftsklima in der Autoindustrie kühlt ab Im Juni 2023 ist Stimmung der Automobilindustrie deutlich eingebrochen. Und nach Angaben des Ifo Instituts hat sich dieses Niveau bis…

    mehr lesen: Geschäftsklima in der Autoindustrie kühlt ab

  • Forschungsausgaben im Maschinenbau auf Rekordwert

    Forschungsausgaben im Maschinenbau auf Rekordwert

    Forschung- und Entwicklung Forschungsausgaben im Maschinenbau auf Rekordwert Der Maschinen- und Anlagenbau in Deutschland hat im Jahr 2022 knapp 8,7Mrd.€ für Forschung und Entwicklung ausgegeben. Das war eine Steigerung von…

    mehr lesen: Forschungsausgaben im Maschinenbau auf Rekordwert

  • Michael Pieper wird XPLM-Geschäftsführer

    Michael Pieper wird XPLM-Geschäftsführer

    Karl Wachtel übergibt Unternehmensführung Michael Pieper wird XPLM-Geschäftsführer Karl Wachtel hat die Führung des PLM-Spezialisten XPLM übergeben. Seit November leitet Michael Pieper die Geschicke des Dresdner Unternehmens.

    mehr lesen: Michael Pieper wird XPLM-Geschäftsführer

  • Industrie steigert Investitionen in Klimaschutz

    Industrie steigert Investitionen in Klimaschutz

    Plus 74 Prozent in 10 Jahren Industrie steigert Investitionen in Klimaschutz Etwas mehr als 4Mrd.€ hat die deutsche Industrie im Jahr 2021 im Bereich Klimaschutz investiert. Wie das Statistische Bundesamt…

    mehr lesen: Industrie steigert Investitionen in Klimaschutz

  • Starkes Netzwerk in unsicheren Zeiten

    Starkes Netzwerk in unsicheren Zeiten

    Die SPS in Nürnberg ist der Branchentreff für Automatisierer. Welche Trends dabei in diesem Jahr hervorstechen und was Besucher darüber hinaus erwarten können, berichtet Silke Schulz-Metzner, Vice President SPS beim…

    mehr lesen: Starkes Netzwerk in unsicheren Zeiten

  • Die Welt der Automatisierung auf 120.000m²

    Die Welt der Automatisierung auf 120.000m²

    Zur 32. Ausgabe der SPS – Smart Production Solutions werden in 16 Messehallen mit rund 120.000m² Ausstellungsfläche mehr als 1.300 Aussteller aus der ganzen Welt erwartet. Neben Innovationen bietet der…

    mehr lesen: Die Welt der Automatisierung auf 120.000m²