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Bildverarbeitungsbranche blickt auf Milliardengrenze

27.01.2005


Kamera? Bitte lächeln! Dieser Gedanke bleibt nicht auf den Besuch beim Fotografen beschränkt, sondern gilt genauso für den Einsatz der Bildver­arbeitung in der Industrie. Kameras, Sensoren und Auswerteelekt­ronik, die einen Roboter lenken oder den makellosen Glanz des Lackes auf der Autokarosserie kontrollieren, bringen ihren Herstellern jede Menge Umsatz. Seit Jahren gelten die Bildverarbeiter in Sachen Wachstum als Spitzenreiter unter den Anbietern von Automatisierungstechnik. Sie mel­deten selbst im Jahr 2003 ein Plus von 15 Prozent und erreichten in Deutschland einen Gesamtumsatz von 833 Millionen Euro. Andere Bran­chen können davon nur träumen. Weil Schätzungen für 2005 wiederum von zweistelligem Wachstum ausgehen, rückt die magische Milliarden­grenze nach Erkenntnissen des Verbandes Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA), Frankfurt am Main, in greifbare Nähe.

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Fast zwei Drittel ihres Umsatzes erzielt die Branche, die durch eher klei­nere Betriebe gekennzeichnet ist, mit vollständigen Bildverarbeitungs­systemen. Auf Komponenten wie Kameras, Bilderfassungskarten oder Optiken entfällt nur etwas mehr als ein Drittel. Das klassische Anwen­dungsgebiet der industriellen Bildverarbeitung ist die Qualitätssicherung. Im Jahr 2003 lag es mit 44,4 Prozent des Branchenumsatzes mit weitem Abstand vorn. Allerdings holen andere Anwendungsgebiete allmählich auf. Auf die Qualitätssicherung entfielen im Jahr 2000 noch 61,4 Prozent des Umsatzes. Bei den industriellen Anwendungen steht die Fertigungs­automatisierung mit 16,9 Prozent an zweiter Stelle, gefolgt von Materi­alflusssteuerung (6,1 Prozent) und Maschinensteuerung (2,7 Prozent). Ein ständig wachsendes Engagement notiert der VDMA im Bereich der nichtindustriellen Anwendungen, wie Sicherheitstechnik, Verkehrsleit­technik oder Medizin. Entfielen im Jahr 2001 noch 15,6 Prozent des Umsatzes auf nichtindustrielle Anwendungen, so waren dies in 2003 bereits knapp 30 Prozent.

Was komplexe Bildverarbeitungssysteme heute leisten können, zeigt das Beispiel des so genannten Visual Servo, einer Kamera an der Roboter­hand. Eingesetzt wird diese Technik, wenn der Roboter einem bewegten Objekt folgen und daran etwas montieren soll. Beispiel Automobilindustrie: Der Mensch folgt einfach der Karosse auf ihrem Weg durch die Pro­duktion. Damit der Roboter montieren kann, muss das Werkstück bisher entweder stehen bleiben und bremst damit den gesamten Prozess, oder der Roboter muss am Förderband befestigt sein. Das macht ihn unflexi­bel für den Einsatz an anderen Stellen der Ferti­gung. Mit der Kamera an der Hand, der Auswerteelektronik und einer schnellen Steue­rung im Hintergrund hingegen kann auch der Roboter den Abstand zu seinem Werkstück messen. Sobald er diesem nahe genug kommt, hal­ten die Bilder der Kamera und die Steuerung den passenden Abstand. Sie kon­trollieren den Zustand im Takt von Tausendstelsekun­den. Die Robo­ter­hand kann an der vorgesehenen Stelle schrauben oder schweißen.


Ähnlich aufwändig ist die Kontrolle von Folienbahnen, die beispielsweise in Windeln und anderen Hygieneprodukten eingesetzt wer­den. Schmutz und Löcher sind nicht akzeptabel - beides müssen die Kameras auf einer vier Meter breiten Folie entdecken, die bei der Produk­tion mit 300 Metern pro Minute an ihnen vorbeirauscht. Um das zu schaffen, arbeiten die Kameras mit Bildwiederholraten von bis zu 37 000 Scans pro Sekunde, die das System auch auswerten muss. Die Daten aus der Verar­beitung werden in einer Datenbank gespeichert, damit das Pro­zessleit­system darauf zugreifen kann. Es liefert den Qualitätsnachweis für den Kunden.

Doch es müssen nicht immer komplexe Lösungen sein. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Prozessoren und der Entwicklung intelligenter Kameras, in die ein solcher Prozessor eingebaut ist, wird die Bildverarbei­tung für immer mehr Anwender schnell rentabel. So steigt die Nachfrage nach Automatisierungslösungen in der Industrie. Müssen beispielsweise nur wenige Varianten eines Produktes unterschieden werden, um ein Teil als Ausschuss zu erkennen, reicht eine intelligente Kamera. Dafür wollen die Anwender aber weniger bezahlen als für eine komplexe Bildverarbei­tung. Die intelligenten Kameras sind mit Optik und Intelli­genz ausgestat­tet, um die aufgenommenen Bilder zu verarbeiten. Zusammen mit Hard- und Software sind sie in einem kleinen Gehäuse untergebracht, das den Anforderungen der Industrie entspricht. Dem großen Bruder, einem PC-basierten Bildverarbeitungssystem, sind sie in ihrer Leistung um den Fak­tor fünf bis zehn unterlegen. Experten rechnen damit, dass die Minimal­lösung wegen zunehmender Einsätze für einfache Aufgaben ihre bisher drei bis vier Prozent Anteil am Gesamtumsatz noch stei­gen wird.

Die Entwicklungen an den Bildverarbeitungssystemen selbst sind jedoch nur ein Bereich, in dem die Hersteller aktiv sind. Darüber hinaus wollen sie Schnittstellen normieren, sodass sich ihre Lösungen einfacher in den Produktionsprozess integrieren lassen. Eines Tages könnte die Steuerung einer ganzen Anlage mit den Bilddaten aus der Qualitätskontrolle so weit sein, sogar die Ursache für die Fehler am Pro­dukt auszumachen und diese in ferner Zukunft ohne Zutun eines Mitar­beiters zu beseitigen.

Einstweilen gibt es noch den Werker in der Fabrikhalle, der mit den Bild­verarbeitungssystemen umgehen muss. Seine Bedürfnisse bestim­men ebenfalls die Arbeit der Entwickler. Obwohl die Leistung der Kame­ras und Prozessoren steigen soll, versprechen die Hersteller, dass die Technik ein­fach und intuitiv zu programmieren und zu konfigurieren sein soll. Das werde den Einsatz in immer mehr, auch außerindustriellen, Gebieten fördern - die Milliardengrenze winkt schließlich. Selbst an Anwendungen in der Landwirtschaft ist gedacht. So könnte ein Bildver­arbeitungssystem überprüfen, ob das Euter einer Kuh sauber genug ist für die Melkma­schine. Als Herausforderung wird hier genannt, dass das Tier in eine sta­bile Position gebracht werden muss.

Tanja Meyer | Deutsche Messe AG
Weitere Informationen:
http://www.messe.de

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