Kappe zu! Kamerabasierte Verschlusskontrolle mit künstlicher Intelligenz

SOLOCAP ist ein Tochterunternehmen von La Maison Mélan Moutet, "Geschmacksaufbereiter seit 1880", und stellt an seinem Industriestandort in Contrexéville alle Arten von Kunststoffverschlüssen für die Lebensmittelbranche her. Darunter auch einen Schraubverschluss der Spitzenklasse, der für jede Glas- oder PET-Flasche geeignet ist. Dank eines klemmbaren Lamellenrings, der um den Flaschenkragen angeordnet ist, ermöglicht er einen einfachen, schnellen, absolut dichten und sicheren Verschluss. Allerdings müssen die Lamellen während der Produktion zuverlässig und äußerst sorgfältig auf Risse, Abrisse und Verdrehungen kontrolliert werden. Nur so kann eine absolute Dichtigkeit garantiert werden.

Das bisherige Inspektionssystem konnte diesen hohen Anforderungen nicht gerecht werden. APREX Solutions realisierte die neue Lösung mit künstlicher Intelligenz individuell auf Basis eigener Software-Algorithmen. Die notwendigen Spezifikationen wurden im Vorfeld in Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickelt. Dazu gehörten auch mehrere Prüfschritte, einer davon war zum Beispiel die Ausschusskontrolle zur Vermeidung von Fehlmeldungen. Die Einführung fand in zwei Phasen statt:

Zunächst wurde die spezifische "SOLOCAP-Anwendung" mit Hilfe der intelligenten KI-Lösung APREX Track trainiert. Die Software umfasst verschiedene Objektdetektoren, Klassifikatoren und Standardmethoden, die auf unterschiedlichen Ebenen arbeiten. Entsprechend vernetzt, liefern sie letztlich das gewünschte, auf den Kunden zugeschnittene Ergebnis. Vier Kontrollebenen mit mehreren Prüfpunkten garantieren eine Zuverlässigkeitsrate von über 99,99%.

Im zweiten Schritt wurde diese Anwendung in der Produktionslinie gleich nach dem ersten Montagelauf mit APREX Track C&M umgesetzt. Letztere wurde speziell für die vielfältigen Anforderungen der Bildverarbeitung im industriellen Bereich entwickelt. Dazu gehören unter anderem die Steuerung und Absicherung einer Produktionslinie bis hin zur Vermessung, Identifizierung und Klassifizierung von Fehlern in der Produktionsumgebung. Die Software-Suite liefert schnell und effizient die gewünschten Ergebnisse, ohne zeitaufwändige Entwicklungsprozesse. Nach einer kurzen Einarbeitung in die KI-Methoden ist das komplette System beim Kunden einsatzbereit. Im Falle von SOLOCAP kombiniert es eine IDS UI-3280CP-C-HQ-Industriekamera, eine leistungsstarke Ringbeleuchtung und eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die eine umfassende Kontrolle über alle Inspektionsprozesse ermöglicht. Gleichzeitig zeichnet sie alle Arbeitsabläufe in Echtzeit auf und sorgt für eine lückenlose Rückverfolgbarkeit. Dafür wird nur eine Kamera benötigt. APREX TRACK C&M kann jedoch mit bis zu 5 Kameras umgehen.

"Die Schwierigkeit bei diesem Projekt bestand vor allem in der sehr subtilen Ausprägung der Fehler, nach denen wir suchten, und in der Vielzahl der Farben. Mit unserer Software-Suite war es möglich, schnell eine Bildverarbeitungsanwendung einzurichten. Trotz der Komplexität", erklärt Romain Baude - Gründer APREX Solutions. Das Bild der Kamera bildet die Grundlage für die Auswertungen. Sie erfasst jeden einzelnen Verschluss direkt in der Produktionslinie mit hoher Geschwindigkeit und macht kleinste Details für die Software sichtbar.

Eine entscheidende Komponente: die Kamera
Die im System integrierte Industriekamera UI-3280CP-C-HQ mit dem 5 MP IMX264 CMOS-Sensor von Sony setzt neue Maßstäbe in Bezug auf Lichtempfindlichkeit, Dynamikumfang und Farbwiedergabe. Die USB-3-Industriekamera bietet eine exzellente Bildqualität bei außerordentlich geringem Rauschen - und das bei Bildraten von bis zu 36 fps. CP steht für "Compact Power". Denn das kleine Kraftpaket für industrielle Anwendungen aller Art ist schnell, zuverlässig und ermöglicht eine hohe Datenrate von 420 MByte/s bei geringer CPU-Last. Anwender können aus einer Vielzahl moderner CMOS-Sensoren von Herstellern wie Sony, CMOSIS, e2v und ON Semiconductor mit unterschiedlichsten Auflösungen wählen. Durch sein innovatives, patentiertes Gehäusedesign mit Abmessungen von nur 29 x 29 x 29 Millimetern eignet er sich unter anderem für Aufgaben in den Bereichen Automatisierung, Automotive, Medizintechnik und Life Sciences, Landwirtschaft, Logistik sowie Verkehr und Transport. Verschraubbare Kabel sorgen für eine sichere elektrische Verbindung. Dank des IDS-charakteristischen Plug & Play-Prinzips werden die Kameras automatisch vom System erkannt und sind sofort einsatzbereit, wie Romain Baude bestätigt: "Die hervorragende Farbwiedergabe der UI-3280CP-C-HQ und ihre hohe Auflösung von 5 MP waren für uns ausschlaggebend für die Wahl der Kamera. Zugleich ermöglichte das Modell eine schnelle, unkomplizierte Integration in unser System."

Ausblick
Anthony Vastel - Head of Technology and Industry bei SOLOCAP - sieht viel Potenzial in dem neuen Inspektionssystem: "Der KI-basierte Ansatz von APREX hat uns neue Türen für unsere 100 % bildverarbeitungsbasierte Qualitätskontrolle geöffnet. Unsere Anforderungen an die Produktsicherheit, aber auch an die Ausschusskontrolle, insbesondere bei Fehlmeldungen, wurden schnell erfüllt. Wir sind überzeugt, dass wir noch einen Schritt weiter gehen können, indem wir die Effizienz des Systems bei SOLOCAP weiter steigern und es auf andere Produktionslinien übertragen." KI bietet der Qualitätssicherung, aber auch allen anderen Branchen, in denen Bildverarbeitungstechnik zum Einsatz kommt, neue, ungeahnte Anwendungsfelder. Sie ermöglicht es, Aufgaben zu lösen, bei denen die klassische, regelbasierte Bildverarbeitung an ihre Grenzen stößt. So können mit vergleichsweise geringem Aufwand hochwertige Ergebnisse erzielt werden - schnell, kreativ und effizient.
APREX Solutions und IDS haben dies erkannt und bieten mit intelligenten Produkten Lösungen an, die dem Kunden den Einstieg in diese neue Welt erleichtern. Bildverarbeitung und KI - ein echtes Dreamteam auf Wachstumskurs...