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.



  • Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

    Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

    Sozialpartner aus der Metall- und Elektroindustrie setzen neue Standards für die Weiterbildung der Mitarbeiter. Diese betreffen insgesamt sieben Handlungsfelder.

    mehr lesen: Industrie 4.0-Kompetenzen in der Weiterbildung

  • Mercedes ernennt Chief Software Officer

    Mercedes ernennt Chief Software Officer

    Mit MB.OS soll bei Mercedes ein eigenes Fahrzeug-Betriebssystem entstehen. Dessen Entwicklung verantwortet zukünftig Magnus Östberg, der die neu geschaffene Position des Chief Software Officers übernimmt.

    mehr lesen: Mercedes ernennt Chief Software Officer

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

    IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

    Mit 107,6 Punkten hat das IAB-Arbeitsmarktbarometer im August einen neuen Rekordstand verzeichnet. Die Zeichen auf dem Arbeitsmarkt stehen damit weiter auf Erholung.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer auf Rekordhoch

  • Produktentwicklung mit Extended Reality

    Produktentwicklung mit Extended Reality

    Statt sofort teure Prototypen von Autos, Geräten oder Maschinenkomponenten zu bauen, können Unternehmen durch virtuelle Modelle bereits in sehr frühen Entwicklungsphasen feststellen, ob ein neues Produkt in Anmutung und Bedienung…

    mehr lesen: Produktentwicklung mit Extended Reality

  • Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Geschäftsklimaindex sinkt erneut

    Nach 100,7 Punkten im Juli, fällt der Ifo-Geschäftsklimaindex im August auf unter 100 Punkte. Zwar bewerten die Unternehmen ihre aktuelle Lage besser, sind allerdings pessimistischer in ihren Erwartungen.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex sinkt erneut

  • Fünf Trends für die OT-Security

    Fünf Trends für die OT-Security

    Von Kryptografie über Drohnen bis hin zum digitalen Zwillingen – Kudelski Security gibt einen Überblick über Trends in der Operational Technology (OT).

    mehr lesen: Fünf Trends für die OT-Security

  • Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

    Für einen schnellen und umfassenden Überblick über eine Anlage stellt Pilz die webbasierte Visualisierungssoftware PASvisu bereit. In der neuen Version unterstützt diese jetzt auch das Modbus/TCP-Protokoll. Dieses ermöglicht eine schnelle…

    mehr lesen: Visualisierungssoftware unterstützt das Modbus/TCP-Protokoll

  • Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

    Mit insgesamt 1,16Mio. lag die Zahl der offenen Stellen rund 3 Prozent höher als im Vorjahresquartal. Dies geht aus der aktuellen Stellenerhebung des IAB hervor.

    mehr lesen: Mehr offene Stellen im verarbeitenden Gewerbe

  • Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

    Die Maschinenexporte aus Deutschland haben im 2. Quartal weiter an Fahrt gewonnen: Sie stiegen im Vorjahresvergleich um 23,5 Prozent auf 44,5Mrd.€. Im 1. Quartal lagen die Ausfuhren lediglich um 0,8…

    mehr lesen: Zweistelliges Wachstum beim Maschinenexport

  • Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

    Zwölf Partner aus Forschung und Industrie haben das Forschungsprojekt VE-Vides gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines Sicherheitskonzepts für das Internet der Dinge.

    mehr lesen: Vertrauenswürdige Elektronik für das Internet der Dinge

  • Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

    Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

    Prof. Dr.-Ing. Martina Hofmann von der Hochschule Aalen ist neue Vorsitzende des VDE-Ausschusses Studium, Beruf und Gesellschaft. Neben klassischer Ausschussarbeit will sie die Themen Frauen und Technik sowie Klimaschutz in…

    mehr lesen: Martina Hofmann übernimmt Vorsitz

  • So können sich Unternehmen schützen

    So können sich Unternehmen schützen

    Eine aktuelle Studie des Digitalverbands Bitkom bewertet Ransomware als Haupttreiber für den enormen Anstieg an Cyberattacken. Die Erpresserangriffe verursachen bei den Betroffenen einen enormen wirtschaftlichen Schaden.

    mehr lesen: So können sich Unternehmen schützen