Bildverarbeitung Präzise Produktzählung ohne Vereinzelung der Objekte

Redakteur: Gerd Kucera

In bekannten Bildverarbeitungs-Lösungen müssen chaotisch angeordnete Produkte vereinzelt werden, bevor sie sich per Lichtschranke zählen lassen. In der hier beschriebenen Lösung erfolgt das im freien Fall in die Kiste.

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Vereinzelung unnötig: Anordnung von Zeilenkamera und Linienbeleuchtung zur bildgestützten Zählung chaotisch angeordneter Objekte auf einem Fließband
Vereinzelung unnötig: Anordnung von Zeilenkamera und Linienbeleuchtung zur bildgestützten Zählung chaotisch angeordneter Objekte auf einem Fließband
(Bild: neogramm)

Was 2009 mit der ersten „Integration Area“ auf der Vision, Fachmesse für Bildverarbeitung in Stuttgart, angestoßen wurde, ist inzwischen zu einem festen und erfolgreichen Bestandteil des Messekonzepts geworden. Noch nie war die Integration Area so groß wie in diesem Jahr. Erstmals gab es einen klar abgetrennten Bereich für die Systemintegratoren; Besucher konnten hier gezielt nach den Anwendungen suchen.

Immer wieder gibt es die Aufgabe, ungeordnete Teile geordnet der Weiterverarbeitung zuführen. In der Regel übernehmen das Handhabungsgeräte bzw. Roboter. In der Integration Area zeigte neogramm eine interessante Applikation zur Zählung chaotisch angeordneter Produkte auf einem bewegtem Förderband ohne Handhabungssystem. Das Vereinzeln der Artikel ist bei dieser Lösung überflüssig, denn die Produkte werden anhand eines Bildes gezählt, das eine Zeilenkamera aufnimmt. Bei Geschwindigkeiten von bis zu einem Meter pro Sekunde detektiert das System laut Hersteller zuverlässig jedes einzelne Objekt – auch bei Überlappungen. Die Besonderheit des Konzeptes: Alle Produkte werden erst bei ihrem Fall in den Transportbehälter erfasst. Die Bildverarbeitungssoftware wurde für eine Zeilenkamera adaptiert, die über einem Linienlicht positioniert ist. Die Produkte fallen zwischen Licht und Kamera vom Förderband hindurch in den Transportbehälter. Über die Betrachtung im Gegenlicht entstehen kontrastreiche Bilder der Produktschatten, die von der Software anschließend analysiert und gezählt werden. Speziell entwickelte Momente und der Einsatz eines robusten Klassifikators sorgen für die präzise Zählung.

Für bisherige Lösungen müssen die Produkte vereinzelt werden, bevor sie sich zählen lassen. Anschließend werden sie der Reihe nach durch eine Lichtschranke befördert. Zudem sind die Konzepte mehrheitlich auf nur einen bestimmten Produkttyp beschränkt. Dazu wird meist eine zusätzliche Maschine in den Produktionsprozess eingebaut. Die Herausforderung besteht in der Erkennung der einzelnen Produkte, weil sich Artikel überdecken können.

Eine alternative Möglichkeit ist die Objektzählung auf einem Bild. Das Ergebnis ist unabhängig von der Beschaffenheit der Produkte hinsichtlich Abmessung, Farbe, Gewicht und Lage. Das System ermöglicht so das Handhaben von heterogenen Produkten. Entsprechend den gestellten Anforderungen findet ein Soll-Ist-Vergleich der sich im Prozess befindenden Artikel statt. Der Einsatz des Kamerasystems sorgt durch die nicht mehr notwendige Objektvereinzelung für eine Prozessoptimierung und dient zugleich als weiterer Kontrollmechanismus für die Einhaltung der Qualitätsansprüche.

Ohne größere mechanische Veränderungen an den bestehenden Maschinen vorzunehmen, ist das Bildverarbeitungssystem in den Produktionsprozess integrierbar und erfolge laut neogramm ohne lange Stillstandszeiten. Der entwickelte Lösungsansatz verdeutlicht den sinnvollen und bewussten Einsatz von Bildverarbeitungstechnologie im Sinne des Kunden und nicht aus technologischem Selbstzweck heraus. Trotz des geringen Aufwands lassen sich durch die Prüfung der Kommissionierung profunde und objektive Qualitätsaussagen treffen.

Bildgestützte Dokumentation im Warenversand

Beim Versenden von Waren kann es gelegentlich zu Kundenreklamationen kommen, bei denen fehlende Artikel gemeldet werden. Obwohl in eine sorgfälltige Inventur und Prüfung des Kommissioniervorgangs eingeleitet wurde, lässt sich die Ursache einer unvollständigen Lieferung in vereinzelten Fällen nicht nachvollziehen. Um gerade in solchen Reklamationsfällen zu kontrollieren, ob ein Auftrag wirklich unvollständig ausgeliefert bzw. falsch kommissioniert worden ist, entwickelte neogramm die Lösung neoImagebox. Das ist ein Bilderfassungssystem, das Versandbehälter vor dem Verschluss bildhaft dokumentiert. Die Bildaufnahme erfolgt dabei im Durchlauf, ohne die Prüfobjekte stoppen zu müssen. Dazu wird eine hochauflösende Farbkamera und ein auf die Szene optimal abgestimmtes Beleuchtungskonzept in den Ablauf integriert. Die zur Dokumentation erstellten Bilder haben laut Hersteller auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten eine ausgezeichnete Qualität - selbst bei spiegelnden oder transparenten Materialien sorgt die reflexionsarme Beleuchtung für hochwertige Aufnahmen.

Reklamationsmanagement: Die neoImagebox eignet sich zur Dokumentation des Wareneingangs und -ausgangs bzw. zur generellen Überwachung von intralogistischen Prozessen
Reklamationsmanagement: Die neoImagebox eignet sich zur Dokumentation des Wareneingangs und -ausgangs bzw. zur generellen Überwachung von intralogistischen Prozessen
(Bild: neogramm)
Das System arbeitet mit modernen Technologien wie ftp, http und shared procedures. Die aufgenommenen Bilder werden mit den in einem Barcode enthaltenen Auftragsdaten verknüpft und in der Unternehmensdatenbank gespeichert. Kommt es zu einer Reklamation der Lieferung, kann das Bild per http-request im Browser abgerufen werden.

Die Komplettlösung neoImagebox eignet sich nicht nur zur Dokumentation des Wareneingangs und Warenausgangs, sondern auch zur generellen Überwachung von intralogistischen Prozessen. Ein optimiertes Reklamationsmanagement aufgrund effizienter Fehleranalyse ist das Ergebnis. Der renommierte Pharmahändler PHOENIX Group setzt die neoImagebox europaweit an über 30 Standorten für den Arzneimittelgroßhandel ein.

Weitere charakteristische Systemmerkmale sind Export der Bildlinks über unterschiedliche Formate, Visualisierung auf dem Monitor mit letzter Aufnahme und Ampelanzeige für den Betriebszustand, sehr kurze Belichtungszeit, hoher Schärfebereich unabhängig vom Füllstand des Warenkorbs, reflexionsarme Beleuchtung, durchgängige Bildaufnahme ohne Verzögerung der Durchlaufzeit.

Als Systemintegrator entwickelt der Bildverarbeitungsspezialist neogramm maßgeschneiderte Lösungen für die Automatisierung und industrielle Bildverarbeitung. Projekte werden von der Konzeption und Hardwareberatung über die Softwareentwicklung bis hin zur Inbetriebnahme umgesetzt. Mit einem Blick für die Gesamtlösung und dem tiefen Verständnis für Automatisierungsprozesse kombiniert das Mannheimer Unternehmen Standard-Bildverarbeitungskomponenten und Individualentwicklungen mit dem Ziel einer einfachen und flexiblen Systemintegration. Erreicht wird dies durch clevere Algorithmen und modulare Konzepte, die offene Schnittstellen nutzen. Gegründet wurde neogramm im April 2009 von den Diplom-Informatikern Kai Blümchen, Philipp Hüthwohl und Stephan Könn und firmiert im MAFINEX-Technologiezentrum in Mannheim.

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