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Interview mit Baumer „Vision Sensoren helfen im Kampf um bessere Effizienz“

| Redakteur: Ines Stotz

Michael Steinicke spricht mit elektrotechnik AUTOMATISIERUNG darüber, warum ein sehender Sensor in der Produktion naturgemäß hohe Erwartungen weckt und was die Vision Sensoren von Baumer dort leisten können.

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Michael Steinicke, Produktmanager im Vision Competence Center bei Baumer: „Ein Vision Sensor ist der komplexeste und gleichzeitig universellste Sensor.“
Michael Steinicke, Produktmanager im Vision Competence Center bei Baumer: „Ein Vision Sensor ist der komplexeste und gleichzeitig universellste Sensor.“
(Bild: Baumer)

Vision Sensoren werden im Zuge der Digitalisierung immer wichtiger. In einer Smart Fatory verleihen sie den Maschinen und Anlagen das Augenlicht. Doch was muss Kameratechnik künftig leisten können? Und welche Rolle spielt Künstliche Intelligenz bzw. Deep Learning dabei. Michael Steinicke von Baumer hat im Interview mit elektrotechnik AUTOMATISIERUNG Antworten dazu gegeben.

elektrotechnik AUTOMATISIERUNG: Herr Steinicke, was muss moderne Kameratechnik heute und künftig leisten?

Michael Steinicke: Der Einsatz von Kameras und smarten Kameras ist bereits durch unsere ureigene Erfahrung verlockend, nehmen doch auch wir Menschen den überwiegenden Teil unserer Informationen mit den Augen auf. Entsprechend kann man häufig auch eine Erwartungshaltung wahrnehmen, dass eine Applikation doch einfach ‚sehend‘ zu lösen sein muss – nur halt mit Kamera. Tatsächlich ist es möglich, berührungslos zahlreiche Merkmale anhand einer einzelnen Aufnahme zu prüfen – das ist höchst effizient und dazu, aufgrund des hohen Softwareanteils, auch noch universell.

Auf der anderen Seite sind Industriekameras und Smart Cameras für viele Kunden eine neue oder zumindest noch keine selbstverständliche Technologie, bei der immer noch viele Facetten beherrschbar sein müssen und auch mal die Grenzen der Anwender erreicht werden. Als Beispiel sei die Auswahl der richtigen Beleuchtung genannt. So ganz einfach ist es eben häufig noch nicht – und das ist mit Sicherheit eine der Herausforderungen der Zukunft, dies besser zu machen. Natürlich muss Bildverarbeitung vernetzbar sein und mit steigender Maschinengeschwindigkeit Schritt halten.

Neben bestmöglicher Einfachheit, sehe ich weitere Hauptanforderungen in der zeitgemäßen Vernetzbarkeit und ausreichender Rechenleistung.

Inwiefern entsprechen die Modelle Ihrer Vision-Sensor-Reihe Verisens diesen Anforderungen?

Ich denke, wir sind in allen drei Themenbereichen aktuell gut aufgestellt. Gleichzeitig kann das nur eine Momentaufnahme sein in einem globalen Wettrennen. Außerdem ist unser Anspruch die stetige Verbesserung und es kommt schon mal vor, dass wir Vergangenes belächeln, obwohl es bei der Markteinführung beim Kunden gut ankam. Der Wettbewerb um Produktivität schlägt sich überall nieder. Die Leute sind ‚getrieben‘ – bei der Arbeit und häufig auch privat. Da ist ein ‚einfach‘ von heute ganz schnell von gestern. Zeit sparen ist angesagt und natürlich Fehlervermeidung. Bedienung darf auch im Industriebereich Freude machen – wer hätte das früher gedacht?

Gleichzeitig entwickeln sich neue Standards in der Vernetzung wie OPC UA und TSN. Man muss sehen, wie weit das Internet der Dinge gehen wird, auch in Bezug auf Sicherheit.

Bei der Rechenleistung konkurrieren Baugröße und abzuführende Wärme, das können wir kaum beeinflussen. Beeindruckend, wie sich die Strukturbreiten der Prozessoren in den letzten 20 Jahren verkleinert haben und wie viel Leistung damit heute auf kleinem Raum möglich ist. Diesbezüglich sind wir aktuell zufrieden, weil auch schnellste Prozesse im Packaging mit Verisens Vision Sensoren arbeiten.

Welche Aufgabenstellungen lassen sich aktuell mit dem Verisens-System lösen?

Vision Sensoren sind kompakte Bildverarbeitungssysteme im Sensorformat, die in einem industrietauglichen Gehäuse alles integrieren, um Inspektionsaufgaben zu lösen (links im Bild Verisens im C-Mount Design mit Blitzcontroller, rechts mit integrierter Optik und weißer Beleuchtung).
Vision Sensoren sind kompakte Bildverarbeitungssysteme im Sensorformat, die in einem industrietauglichen Gehäuse alles integrieren, um Inspektionsaufgaben zu lösen (links im Bild Verisens im C-Mount Design mit Blitzcontroller, rechts mit integrierter Optik und weißer Beleuchtung).
(Bild: Baumer)

Die Bandbreite ist riesig. Der Vision Sensor ist der komplexeste und gleichzeitig universellste Sensor, den ich kenne. Das ist ja auch klar: Wir Menschen können mit visuellen Informationen auch Texte lesen, Qualität beurteilen, Objekte lokalisieren und erkennen, Farben sortieren – sowie ganz viel mehr. Ähnlich würde ich unsere Vision Sensoren beschreiben. Sie können mit nur einem einzigen Sensor gleichzeitig Anwesenheit und Vollständigkeit prüfen, die Objektlage ausgeben, Klarschrift auf Inhalt und Lesbarkeit prüfen, Maße überprüfen und dazu noch die Anordnung von Farben kontrollieren. Denken Sie an eine Packung Buntstifte, die auf dem Tisch liegt und was Ihre Augen daran alles Fehlerhaftes erkennen könnten – ich behaupte, da kann ein einziger Verisens sogar mehr, denn bei Bar- und Matrixcodes scheitern wir Menschen. Dazu funktioniert das Ganze wahrscheinlich 1000 Mal schneller, fehlerfrei und rund um die Uhr.

Das gilt in Analogie auch für andere Verisens-Applikationen – beispielsweise in der Automobilproduktion, im Bereich Food & Beverage oder der Kosmetikindustrie. Vision Sensoren helfen im Kampf um bessere Effizienz quer durch alle Branchen – und dabei ganz unauffällig und lautlos in der Linie.

Einfache Installation, Konfiguration und Bedienbarkeit stehen heute hoch im Kurs. Was können Ihre Kunden bei den Verisens-Sensoren erwarten?

Vielleicht der klarste Unterschied zum Kollegen der Qualitätskontrolle: Ich muss der Bildverarbeitung die Aufgabe beibringen. Von Mensch zu Mensch dauert das oft nicht einmal eine Minute. Es gibt Applikationen, bei denen man sich viele Gedanken um die richtige Beleuchtung machen muss, um ausreichend Kontrast zum Hervorheben des Merkmals zu erzeugen. Ein Großteil Applikationen lässt sich auch ‚aus dem Stand‘ heraus mit einem all-in-one Verisens der XF-Serie mit interner Beleuchtung lösen.

Ein wichtiger Teil dabei ist natürlich das User-Interface unserer Application Suite zur Parametrierung. Hier investieren wir einen erheblichen Aufwand, führen kontroverse Diskussionen und scheuen uns auch nicht vor zahlreichen Iterationen. Das tun wir, weil unsere Kunden dies honorieren und immer wieder unseren Weg bestätigen. Intelligente und damit einfache Bildverarbeitung im Sinne des Nutzers wurde bei Verisens bereits mehrfach ausgezeichnet.

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Maschinen müssen einfach zu verstehen und bedienen sein – aber wie werden sie benutzerfreundlicher? Und was bringt die Usability? Auf dem Industrial Usability Day erfahren Anwender, wie sie die optimale Mensch-Maschine-Interaktion gestalten.

Ihre Vision-Sensoren kommen auch in der Verpackungsindustrie zum Einsatz. Welche Besonderheiten gibt es in diesem Anwendungsfeld?

Hier fällt mir als erstes der im Vergleich zu anderen Branchen hohe Durchsatz in der Produktion ein, der seinen Tribut an Rechenleistung fordert. Gleichzeitig ist auch Robustheit und Zuverlässigkeit rund um die Uhr gefragt. Herausragend finde ich auch die Vielzahl unterschiedlicher Applikationen und den naheliegenden Wunsch, keine verschiedenen Modelle einsetzen zu wollen. Bei Loswechseln beziehungsweise Sortenwechseln soll häufig der Maschinen- und Anlagenführer aktiv werden. Deshalb hat Verisens ein zweites Userinterface, das diese Anwender adressiert und im Webbrowser funktioniert. Das Web-Interface ist in wenigen Minuten konfigurierbar, nutzt das in der Anlage vorhandene Mensch-Maschine Interface und hat wenige, große Buttons, die auch angelernte Kräfte beim Endkunden verstehen.

Können Sie die Vorteile der Verisens-Sensoren in diesem Feld an einem konkreten Beispiel erläutern?

Ein OEM bezieht von uns eine schlüsselfertige Komponente. Wir halfen beim Lösen der Applikation. Der OEM profitiert von transparenter Bedienung, durchdachten Funktionen und hoher Zuverlässigkeit. Nebenbei: Viele gute Ideen, die Verisens heute auszeichnen, wurden durch Kunden inspiriert. Durch das Web-Interface erfolgte die Integration des User-Interfaces direkt in die OEM-Maschinensteuerung – praktisch ohne Mehraufwand und sicher durch verschlüsselte Kommunikation. Fehlerbilder und Backups können mit ortsüblicher Zeit indiziert über eine verschlüsselte Verbindung zuverlässig auf einem FTP-Server gespeichert werden. Natürlich kann der zum Los passende Job durch die Maschinensteuerung aufgerufen werden – bei mehr als 255 Prüfaufgaben lassen sich diese auch online auf dem Gerät austauschen.

Der End User, der durch unseren OEM beliefert wird, erhält ein Bildverarbeitungssystem, welches nicht nur sprachlich weltweit verstanden wird.

Bezieht Baumer Künstliche Intelligenz beziehungsweise Deep Learning in seine Entwicklungen bereits mit ein? Was ist der Ausblick für Verisens 4.0?

Tatsächlich setzen wir bereits seit einigen Jahren neuronale Netze ein, um mit ganz wenigen Schritten der Parametrierung Klarschrift lesen (OCR) und bewerten (OCV) zu können. Damit ersparen wir unseren Kunden die unangenehme Hürde des Einlernens verschiedener Schriftarten. Wie es diesbezüglich weitergeht muss man sehen. Heute ist es nahezu ausschließlich so, dass das ‚warum‘, also warum Objekte ‚OK‘ oder ‚NOK‘ sind, nachvollziehbar sein muss. Dafür gibt es viele Gründe, und sei es nur die häufige Rolle der Bildverarbeiter als eine Art ‚Magier‘ im Unternehmen oder die handfeste Qualifizierung der Applikation. Es kommt immer darauf an.

Verisens 4.0 ist in jeder der oben genannten Disziplinen eine Herausforderung damit Bildverarbeitung für unsere Kunden noch mehr zur Freude wird.

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Die Bildverarbeitung ist eine industrielle Schlüsseltechnologie. Das Seminar „Der Einstieg in die industrielle Bildverarbeitung“ vermittelt das notwendige Wissen, in das Thema einzusteigen.

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