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Trends auf der AUTOMATICA 2012 - Bildverarbeitung wird dreidimensional

01.02.2012
Die deutsche Bildverarbeitungsbranche kletterte bereits 2010 auf einen Umsatzspitzenwert von 1,26 Milliarden Euro und alle Vorzeichen deuten darauf hin, dass im Jahr 2011 die 1,5 Milliardenmarke geknackt wurde.

Am wirtschaftlichen Erfolg haben die technischen Fortschritte großen Anteil. Die industrielle Bildverarbeitung erfüllt immer komplexere Aufgaben, wird aber gleichzeitig immer einfacher anwendbar. Für weiteren Aufschwung sorgen die dreidimensionalen Technologien, darin sind sich die Experten einig.

Verschiedene Systeme stehen bereits zur Verfügung. Davon können sich Besucher der internationalen Fachmesse AUTOMATICA überzeugen, die vom 22 bis 25. Mai 2012 auf dem Gelände der Messe München stattfindet.

Nachdem die industrielle Bildverarbeitung (IBV) viele Jahre erfolgreich im zweidimensionalen Bereich zu Hause war, erweitert sich ihre Welt um eine Dimension. 3D-Bildverarbeitung wird zunehmend von den wichtigen Automatisierungstreibern Automobilindustrie, Halbleiterfertigung und Robotik gefordert. Ein dreidimensional sehender Roboter kann eben flexibler mit seiner Umwelt interagieren, als das zweidimensional möglich wäre, und das Volumen von Ball-Grid-Arrays auf Leiterplatten oder von Keksen und anderen Lebensmitteln kann nur mit 3D-Daten bestimmt werden. Auch die Personendetektion funktioniert am besten dreidimensional. Viele weitere neue Anwendungsmöglichkeiten sind mit dem Einsatz von 3D-Systemen verbunden, so dass sich die Anbieter industrieller Bildverarbeitung davon einen weiteren Wachstumsschub erwarten.

Patrick Schwarzkopf, Leiter der VDMA Fachabteilung Industrielle Bildverarbeitung, beobachtet die Entwicklung seiner Branche und speziell das Geschehen im 3D-Bereich sehr genau. Er berichtet: „Im Komponentenbereich, zum Beispiel bei den Kameras, sehen wir immer kleinere Bauformen bei hoher Auflösung und geringerer Leistungsaufnahme.“ Eine Veränderung erkennt er auch im Bereich der Beleuchtung: „Noch bewegt sie sich stark im Bereich des sichtbaren Lichts, jedoch nutzen bereits viele neue Anwendungen das ultraviolette oder infrarote Spektrum. So können Bildverarbeitungssysteme unbeeinträchtigt vom Umgebungslicht zuverlässig arbeiten."

Diese Entwicklungen lassen sich auf der AUTOMATICA 2012 nachvollziehen. Dort präsentieren technologieführende Unternehmen vom 22. bis 25. Mai ihre Neuheiten – für die AUTOMATICA 2012 sind bereits knapp 30 Unternehmen aus dem Bereich Bildverarbeitung angemeldet. Zusätzlich werden auf dem AUTOMATICA Forum in Vorträgen aktuelle Trends vorgestellt und deren Praxistauglichkeit diskutiert.

Sensoren für die In-Line-Messtechnik
Die Automobilindustrie ist in der Bildverarbeitung ein wesentlicher Innovationstreiber. Sie fordert häufig eine exakte 3D-Vermessung – in vielen Fällen in den Prozess integriert – denn bei der Produktion hochwertiger Fahrzeuge gilt es neue und komplexe Prozessketten optimal miteinander zu verzahnen. Moderne, hochgenaue 3D-In-Line-Messtechnik erlaubt heute die schnelle, prozessoptimale Durchführung unterschiedlichster Messaufgaben an der Rohkarosse direkt im Prozess. Der Vorteil: Die gewonnenen Messdaten können direkt für die Qualitätsoptimierung in der Produktion genutzt werden.

Eine solche In-Line-Implementierung in derart komplexem Umfeld ist gewissermaßen die Königsklasse der Bildverarbeitung. Dazu ist ein IBV-Partner erforderlich, der über viel Erfahrung verfügt und am besten einen intelligenten Werkzeugkasten aus In-Line-Messtechnik und In-Prozess-Analysesoftware zur Verfügung stellen kann.

Für die Fertigungsautomatisierung geeignete, innovative 3D-Messsysteme müssen kompakt aufgebaut sein, so dass sie selbst an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt und auf engstem Raum integriert werden können. Weiterhin sind häufig hohe Messgenauigkeit und ein sehr kurzer Messtakt erforderlich, damit sich die Sensoren auch für High-Speed Anwendungen einsetzen lassen.

Einfach zu installieren und bedienen
Ob hochkomplexe In-Line-Messaufgabe oder einfachere externe Objekterfassung – leichte Bedienbarkeit und schnelle Integration in die Prozessumgebung sind wichtige Erfolgsfaktoren, die den Weg in den Automatisierungsalltag ebnen. Das gilt auch für 3D-Scanner. Sie sollten heutzutage nicht nur als bloße Bildaufnehmer oder Profilgeneratoren agieren können, sondern mehr zu bieten haben. So gehen Anbieter dazu über, speziell entwickelte Methoden in die 3D-Kamera zu integrieren, die für ein Optimum aus Scan-Rate und Bildqualität sorgen. So können beispielsweise in Hardware umgesetzte Vorverarbeitungsmodule für ein reduziertes Datenvolumen sorgen, was den Auswerte-PC entlastet. Spezielle Software hilft beim Einrichten und Parametrieren der Abläufe in der Kamera und unterstützt den Anwender beim Anbinden an den jeweiligen Prozess. Auch sogenannte Programmierschnittstellen (API) vereinfachen die Integration in die User-Welt, und die Einbindung in diverse BV-Bibliotheken erleichtert die Bedienung.
Streifenprojektion für mobile Einsätze
Ein bereits gängiges optisches Verfahren, um Tiefeninformationen eines Objektes zu gewinnen, ist die Streifenlichtprojektion. Hierzu werden verschiedene Muster, bestehend aus beleuchteten und unbeleuchteten Streifen, nacheinander auf das Objekt projiziert und von einer Kamera aufgenommen. Mittels Triangulierung ist es möglich, Tiefeninformationen zu berechnen und die Objekte räumlich zu erfassen.

Hier geht der Trend zu kleinen, portablen Geräten, die hochgenau, trotzdem kostengünstig und einfach zu bedienen sind. Idealerweise lassen sich Projektionsobjektive schnell und einfach ummontieren und das benötigte Messfeld je nach Anforderung in wenigen Minuten anpassen. Solche Systeme eröffnen besonders in der mobilen 3D-Digitalisierung von filigranen Bauteilen kleiner bis mittlerer Größe neue Möglichkeiten.

Für größere Bauteile gibt es mittlerweile besonders robuste Streifenprojektionssysteme, die sich sogar an die üblichen Robotersysteme adaptieren lassen. Unterschiede zwischen den angebotenen Systemen bestehen unter anderem in der jeweiligen Projektionstechnologie, die auch für die Messgeschwindigkeit verantwortlich ist. Je schneller, desto besser – denn man spart nicht nur Zeit bei der Datenerfassung, sondern wird mit zunehmender Messgeschwindigkeit weniger anfällig gegenüber Vibrationen.

Kosten runter, Flexibilität rauf – die Zukunft wird greifbar
Bis vor kurzem war es in der Montagetechnik erforderlich, die für die Produktion benötigten Bauteile unsortiert anliefern zu lassen. Die sichere und eindeutige Zuführung in den Produktionsprozess konnten die Fertigungsbetriebe nur gewährleisten, wenn sie einen mechanischen oder manuellen Mehraufwand leisteten, der sehr kostenintensiv ist. Neue 3D-Sensorik ermöglicht, ausgestattet mit zwei Standard-Kameras und einer speziellen Laserbeleuchtung, die exakte Bestimmung der Lage ungeordneter Bauteile in allen Tiefenlagen von Behältern. Durch die Fähigkeit des dreidimensionalen Sehens und der genauen Positionsbestimmung ungeordneter Objekte in allen Höhenlagen ist die hochflexible Entnahme unsortierter Bauteile möglich. Fertigungsbetriebe sparen mit dieser Lösung erheblich an Kosten und Fertigungszeit. Gleichzeitig steigt die Flexibilität der Produktion signifikant.
Sinnvolle Ergänzung zu Radar und Ultraschall
Ein verhältnismäßig junges 3D-Messverfahren ist die optische Time-of-Flight (ToF)-Technologie, die bisherigen Sensortechnologien wie Radar und Ultraschall Konkurrenz macht bzw. als Ergänzung dient. Vor allem drei Verfahren kommen bereits in Sensoren und Kundenanwendungen zum Einsatz: das Continuous Wave (CW)-Verfahren, das direkte sowie das indirekte Pulsverfahren. Während das CW-Verfahren auf der Bestimmung der Phasenverschiebung von ausgesendeter und empfangener Welle beruht, nutzt das direkte Pulsverfahren die Zeitmessung zwischen ausgesendetem und empfangenem Puls. Bei der indirekten Time-of-Flight-Messung wird ein einzelner Lichtpuls auf das zu erfassende Objekt geschossen und der zurückkehrende Puls über zwei unterschiedlich lange Integrationsfenster gemessen. In einer weiteren Messung wird das Hintergrundlicht erfasst und „on chip“ abgezogen, was den Einsatz bei ungünstigen Lichtverhältnissen protegiert. Die ToF-Verfahren sind günstig, einfach zu integrieren und in vielen Anwendungen einsetzbar.
Weitere Informationen zur AUTOMATICA 2012 unter www.automatica-munich.com.
Fotos der letzten AUTOMATICA unter http://media.messe-muenchen.de/Automatica/Standard/SelectCatalog_Presse.jsp.
Über die AUTOMATICA
Internationale Fachmesse für Automation und Mechatronik
Die AUTOMATICA ist die internationale Fachmesse, die alle Segmente des Bereiches Robotik + Automation unter einem Dach vereint. Sie findet seit 2004 im zweijährigen Rhythmus auf dem Gelände der Neuen Messe München statt. Fokus der Messe ist, die komplette Wertschöpfungskette darzustellen. Hinter dem industriegetriebenen Konzept der AUTOMATICA stehen die Messe München GmbH und VDMA Robotik + Automation, ideell-fachlicher Träger der Messe. Die Aussteller- und Besucherzahlen der AUTOMATICA sind von einem unabhängigen Wirtschaftsprüfer im Auftrag der Gesellschaft zur Freiwilligen Kontrolle von Messe- und Ausstellungszahlen (FKM) geprüft und international durch UFI (Global Association of the Exhibition Industry) zertifiziert.
Über die Messe München International (MMI)
Die Messe München International (MMI) ist mit rund 40 Fachmessen für Investitionsgüter, Konsumgüter und Neue Technologien einer der weltweit führenden Messeveranstalter. Über 30.000 Aussteller aus mehr als 100 Ländern und mehr als zwei Millionen Besucher aus über 200 Ländern nehmen jährlich an den Veranstaltungen in München teil. Darüber hinaus veranstaltet die MMI Fachmessen in Asien, in Russland, im Mittleren Osten und in Südamerika. Mit sechs Auslandsbeteiligungsgesellschaften in Europa und Asien sowie 64 Auslandsvertretungen, die mehr als 90 messerelevante Länder der Welt betreuen, verfügt die MMI über ein weltweites Netzwerk. Als global tätiges Unternehmen leistet die Messe München International bei Umweltschutz und Nachhaltigkeit einen wesentlichen Beitrag. Weitere Informationen unter www.messe-muenchen.de.
Ansprechpartner für die Presse:
AUTOMATICA
Claudia Huber - Pressereferentin
Tel. (+49 89) 949 - 21471
Fax (+49 89) 949 – 9721471
E-mail: claudia.huber@messe-muenchen.de
VDMA Robotik + Automation
Patrick Schwarzkopf, Geschäftsführung Industrielle Bildverarbeitung
Tel. (+49 69) 6603 - 1466
Fax (+49 69) 6603 - 2466
E-mail: patrick.schwarzkopf@vdma.org

Claudia Huber | Messe München
Weitere Informationen:
http://www.messe-muenchen.de
http://www.vdma.org/vision

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