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.



  • Maschinenbau in China fährt langsam wieder hoch

    Maschinenbau in China fährt langsam wieder hoch

    Eine 2. Blitzumfrage des VDMA in China zeigt, dass die Auswirkungen der Corona-Pandemie dort als weniger schlimm eingeschätzt werden als noch im März. Dennoch erwarten die Unternehmen kräftige Umsatzeinbußen.

    mehr lesen: Maschinenbau in China fährt langsam wieder hoch

  • Zertifizierung während der Corona-Krise

    Zertifizierung während der Corona-Krise

    Unternehmen sind derzeit in vielerlei Hinsicht gefordert: Sie müssen ihr wirtschaftliches Überleben sichern, Mitarbeiter ins Homeoffice oder in Kurzarbeit schicken und neue Strategien entwickeln. Sind Managementsysteme für Qualität, Umwelt, Energie…

    mehr lesen: Zertifizierung während der Corona-Krise

  • ZVEI-Umfrage

    ZVEI-Umfrage

    Die Elektroindustrie bekommt die Auswirkungen der Corona-Pandemie zunehmend zu spüren. Das ergab eine Umfrage des ZVEI unter seinen Mitgliedsunternehmen.

    mehr lesen: ZVEI-Umfrage

  • Nvidia wird Gesellschafter beim DFKI

    Nvidia wird Gesellschafter beim DFKI

    Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) hat mit Nvidia einen neuen Gesellschafter. Beide Unternehmen forschen gemeinsam in den Bereichen Machine Learning und Deep Learning.

    mehr lesen: Nvidia wird Gesellschafter beim DFKI

  • CDOs vor allem in großen Unternehmen etabliert

    CDOs vor allem in großen Unternehmen etabliert

    Bezogen auf die Gesamtwirtschaft haben 19 Prozent der Unternehmen die Position eines Chief Digital Officers bzw. eines Leiters Digitalisierung geschaffen. Das geht aus einer Befragung des Digitalverbands Bitkom hervor.

    mehr lesen: CDOs vor allem in großen Unternehmen etabliert

  • Corona und die Folgen für die Wirtschaft in Deutschland

    Corona und die Folgen für die Wirtschaft in Deutschland

    Die Auswirkungen von COVID-19 auf unsere Gesellschaft und die Wirtschaft sind enorm und betreffen uns alle.

    mehr lesen: Corona und die Folgen für die Wirtschaft in Deutschland

  • AI-fähige Microlearning-Lösung für die Industrie 4.0

    AI-fähige Microlearning-Lösung für die Industrie 4.0

    Aveva und Axonify wollen gemeinsam eine KI-Microlearning-Lösung für die Industrie anbieten. Beide Unternehmen haben sich diesbezüglich auf eine strategische Partnerschaft geeinigt.

    mehr lesen: AI-fähige Microlearning-Lösung für die Industrie 4.0

  • Industry Show: Virtuelle Messe für alle Bereiche der Industrie

    Industry Show: Virtuelle Messe für alle Bereiche der Industrie

    Der TeDo Verlag veranstaltet ab dem 4. Mai eine virtuelle Messe rund um unsere Themen Automatisierung, Robotik und Energieverteilung, Schaltschrankbau, Industrielle IT, IIoT usw. Wir wollen so eine Lösung finden,…

    mehr lesen: Industry Show: Virtuelle Messe für alle Bereiche der Industrie

  • Zoom-Nutzer verstärkt im Visier

    Zoom-Nutzer verstärkt im Visier

    Die Corona-Pandemie stellt uns alle vor große Herausforderungen – nicht nur im privaten Bereich, sondern auch beruflich. Unzählige Menschen weltweit arbeiten derzeit erstmals im Homeoffice.

    mehr lesen: Zoom-Nutzer verstärkt im Visier

  • IoT-Geräte als Köder für Cyberangreifer

    IoT-Geräte als Köder für Cyberangreifer

    Attivo Networks hat seine auf der Deception-Technologie basierende ThreatDefend-Plattform in das Microsoft Azure Security Center integriert. Dadurch wird die Erkennungsrate und Reaktionszeit bei Angriffen auf den Microsoft-Dienst Azure IoT Edge…

    mehr lesen: IoT-Geräte als Köder für Cyberangreifer

  • Auftragseingang im Maschinenbau im Februar 2020

    Auftragseingang im Maschinenbau im Februar 2020

    Im Februar verfehlten die Auftragseingänge im deutschen Maschinenbau ihr Vorjahresniveau real um 4 Prozent. Während die Bestellungen der inländischen Kunden um 6 Prozent sanken, lagen die Auslandsorders um 3 Prozent…

    mehr lesen: Auftragseingang im Maschinenbau im Februar 2020

  • Neuer Vice President Americas bei Leuze

    Neuer Vice President Americas bei Leuze

    Sergio Resendiz (Bild) ist neuer Leuze-Vice President Americas und berichtet direkt an den CEO Ulrich Balbach.

    mehr lesen: Neuer Vice President Americas bei Leuze