Es ist eine der wohl anspruchsvollsten Aufgaben der industriellen Automatisierungstechnik: die Funktionen des menschlichen Auges nachzubauen und Maschinen mit identischen Fähigkeiten der Bildverarbeitung auszustatten. Ein Überblick über Herausforderungen und technische Fortschritte

Ersetze menschliches Auge und Gehirn durch Technik – für Laien mag dieser Ansatz abstrus klingen. In Fachkreisen gilt er hingegen als eine der wegweisenden Entwicklungen, die in den vergangenen Jahren beachtlich Fahrt aufgenommen hat. Denn sehende Maschinen können heute immer mehr Aufgaben in der Industrie übernehmen, Schlüsse aus Gesehenem ziehen und den Menschen somit entlasten. Um die dahinterstehende Technologie Der Industriellen Bildverarbeitung zu verstehen, muss bei der Mechanik der menschlichen Bildverarbeitung angesetzt werden. Grundlage für diese ist das menschliche Auge, welches die Umwelt wahrnimmt und die gewonnen Informationen an unser Gehirn weiterleitet. Dort werden sie interpretiert und unser Gehirn löst entsprechende Reaktionen aus. Wenn Sie diesen Artikel lesen, nehmen Sie die einzelnen Buchstaben wahr, Ihr Gehirn erkennt einen Zusammenhang und Sie bewerten womöglich das Gelesene. Oder um ein anderes Beispiel zu nennen: Mitarbeiter einer Fabrik können Füllstände von Behältern, Silos oder Bunkern mit ihren Augen erkennen und wenn nötig den Impuls geben, die Maschine zu stoppen.

Technologie hinter der industriellen Bildverarbeitung

Leistungen, die beim Menschen von Auge und Gehirn erbracht werden, übernehmen bei der Industriellen Bildverarbeitung Kameras oder Bildaufnahmesensoren im Zusammenspiel mit Beleuchtungsmitteln und Prozessoren mit inkludierter Bildverarbeitungssoftware. Grundlegend sind beim menschlichen als auch beim technischen Prozess nicht die betrachteten Objekte selbst, sondern die Reflexionen des Lichts, die das Objekt zum Auge beziehungsweise zur Kamera oder zum Sensor zurückwirft. Auf dieser Systematik beruht auch das Prinzip der O3D-Sensoren von ifm. Mithilfe der patentierten PMD-Technologie mit Time-of-Flight 3D-Chip, die neben einem Grauwert für jeden Bildpunkt auch den Abstand ermittelt, können die Sensoren beliebige Szenen in Echtzeit dreidimensional erfassen. Einsatzgebiete reichen von der Füllstandmessung und Grenzstanderfassung über die Volumenbestimmung bis hin zur Vollständigkeitskontrolle.

Eine der größten Herausforderungen der industriellen Bildverarbeitung ist es derzeit, den verschiedenen Komponenten das Verstehen und Interpretieren von Bilddaten zu ermöglichen, was Menschen größtenteils intuitiv umsetzen. So lernen wir im Laufe des Lebens beispielsweise die Mimik unserer Mitmenschen zu deuten und bestimmte Abläufe als richtig oder falsch zu erkennen und zu bewerten. Bildverarbeitungssysteme identifizieren Objekte ebenfalls korrekt, wenn diese vorher programmiert oder antrainiert wurden. So auch beim O3D von ifm: Weichen die vom Sensor ermittelten Daten von festgelegten Soll-Zuständen ab oder überschreiten sie definierte Grenzen, schaltet der Sensor und verhindert so beispielsweise Produktionsfehler oder den Ausfall von Maschinen.

Weitere Informationen zu Produkten der industriellen Bildverarbeitung von ifm – wie beispielsweise dem O3D – erhalten Sie hier.

Sie möchten sich detaillierter mit dem Prozess der digitalen Bildverarbeitung auseinandersetzen? Dann lesen Sie die Reportage „Wenn Maschinen die Augen öffnen“ von VDMA Machine Vision (Fachabteilung Machine Vision im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.).