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.



  • MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

    MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

    Der MES-Anbieter Proxia Software kapselt Funktionen seiner Software, um Anwendern mehr Flexibilität beim Cloud-Betrieb ihres Produktionssteuerungssystems zu ermöglichen. Eine Datenvorverarbeitung im sogenannten Fog Layer soll durch eine geringere Anzahl an…

    mehr lesen: MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

  • Zwei Neuzugänge bei Igel

    Zwei Neuzugänge bei Igel

    Christiane Ohlgart und Kris Hamner verstärken das Management-Team von Igel. Ohlgart wird als neue Finanzchefin und Hamner als neuer Personalchef zum Executive Team in San Francisco stoßen.

    mehr lesen: Zwei Neuzugänge bei Igel

  • Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

    Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

    In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt InterOpera wollen Forscherinnen und Forscher zusammen mit der Industrie einheitliche Methoden zur Umsetzung der Verwaltungsschale in der Praxis erarbeiten.

    mehr lesen: Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

  • BSI fordert den Crashtest für Cyber-Sicherheit

    BSI fordert den Crashtest für Cyber-Sicherheit

    In seinem Branchenbild Automotive spricht sich das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik dafür aus, auch die Cybersicherheit in der Lieferkette der Automobilbauer bzw. in einem frühen Entwicklungsstadium in den…

    mehr lesen: BSI fordert den Crashtest für Cyber-Sicherheit

  • Schnittstellen validieren in regulierten Industrien

    Schnittstellen validieren in regulierten Industrien

    Die Richtlinie VDI/VDE 3516 Blatt 6 ‚Validierung im GxP-Umfeld – Validierung von Schnittstellen‘ ist im August 2021 erschienen. Sie lässt sich zur Validierung von Schnittstellen zwischen computergestützten Systemen im regulierten…

    mehr lesen: Schnittstellen validieren in regulierten Industrien

  • Motek 2021: Montagetechnik-Messe mit echten Menschen

    Motek 2021: Montagetechnik-Messe mit echten Menschen

    Fachbesucher der industriellen Automatisierungsbranche treffen sich vom 5. bis 8. Oktober auf dem Messeduo Motek/Bondexpo in Stuttgart. Beide Messen sollen als Präsenzmesse stattfinden.

    mehr lesen: Motek 2021: Montagetechnik-Messe mit echten Menschen

  • Materialmangel der Industrie verschärft sich

    Materialmangel der Industrie verschärft sich

    Der Materialmangel in der deutschen Industrie hat sich weiter verschärft. 69,2 Prozent der Industriefirmen in Deutschland klagten im August laut einer Umfrage des Ifo Instituts über Engpässe und Probleme bei…

    mehr lesen: Materialmangel der Industrie verschärft sich

  • T-Systems und Google arbeiten an souveräner Cloud

    T-Systems und Google arbeiten an souveräner Cloud

    Gemeinsam wollen T-Systems und Google Cloud ab Mitte 2022 eine souveräne Cloud für Deutschland zur Verfügung stellen. Der Betrieb der Cloud unterliegt dabei der Kontrolle von T-Systems.

    mehr lesen: T-Systems und Google arbeiten an souveräner Cloud

  • Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley arbeiten zusammen

    Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley arbeiten zusammen

    Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley wollen gemeinsam die herstellerübergreifende Integration in der Verpackungsindustrie realisieren. Die Schwerpunkte der Zusammenarbeit liegen auf Master Data Management, Plant Analytics und Predictive Maintenance.

    mehr lesen: Open Industry 4.0 Alliance und Packaging Valley arbeiten zusammen

  • Pepperl+Fuchs übernimmt Aava

    Pepperl+Fuchs übernimmt Aava

    Das finnische Unternehmen Aava gehört ab sofort zur Pepperl+Fuchs-Gruppe. Das Unternehmen bietet u.a. Tablet Computer für die Industrie ab.

    mehr lesen: Pepperl+Fuchs übernimmt Aava

  • Manufacturing Execution-Systeme im Vergleich

    Manufacturing Execution-Systeme im Vergleich

    Der vom Trovarit Competence Center MES in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und dem VDI herausgegebene ’Aachener Marktspiegel Business Software – MES/Fertigungssteuerung 2021/2022‘, untersucht das Angebot…

    mehr lesen: Manufacturing Execution-Systeme im Vergleich

  • Weniger Kurzarbeit im August

    Weniger Kurzarbeit im August

    In Deutschland waren im August nach Angaben des Ifo Instituts 688.000 Menschen in Kurzarbeit, ein deutlicher Rückgang im Vergleich zum Vormonat. Die Lieferengpässe in der Industrie hatten demnach kaum Auswirkungen…

    mehr lesen: Weniger Kurzarbeit im August