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Dr. Rainer Schramm nimmt das Ergebnis der Arbeit am iPattern-Institut von Professor Dr. Christoph Dalitz entgegen. Links Professorin Dr. Regina Pohle-Fröhlich.
Dr. Rainer Schramm nimmt das Ergebnis der Arbeit am iPattern-Institut von Professor Dr. Christoph Dalitz entgegen. Links Professorin Dr. Regina Pohle-Fröhlich.

Automatisiert Fehler finden per Tiefenkamera

Automatisierte Kontrollverfahren für Produktionsprozesse sind ein typisches Anwendungsgebiet der Bildanalyse. Solch ein Verfahren auf Basis einer modernen Sensortechnik haben die Professoren Regina Pohle-Fröhlich und Christoph Dalitz vom iPattern-Institut der Hochschule Niederrhein für einen Anwendungsfall der Firma FLUXANA GmbH & Co.KG aus Bedburg-Hau entwickelt.

FLUXANA entwickelt Geräte, die Analysenproben für die spektroskopische Materialanalyse vorbereiten. Diese werden weltweit eingesetzt, unter anderem zur Qualitätssicherung in Zement-, Stahl- und Glaswerken. Die Probengemische werden in einen kleinen Tiegel gefüllt und in einem Schmelzofen zur Analyse vorbereitet. Wenn es bei der Bestückung der Tiegel zu Fehlern kommt, führt dies nicht nur zu Verzögerungen im Ablauf, sondern möglicherweise auch zu Schäden am Gerät.

Helfen könnte an dieser Stelle eine automatische Fehlererkennung mittels Kameraüberwachung. Dr. Rainer Schramm, Gründer und Geschäftsführer von FLUXANA, trat nach dem „Digital Engineering Walk“ der Hochschule Niederrhein mit dieser Fragestellung an Prof. Dr. Regina Pohle-Fröhlich vom Institut für Mustererkennung (iPattern) heran. Pohle-Fröhlich, Expertin für Bildanalyse, setzt im Rahmen des Masterstudiengangs bereits eine Tiefenkamera ein. Sie erkannte in dieser Problemstellung eine Anwendung für diese relativ neue Sensortechnik.

Bei einer Tiefenkamera repräsentieren die Werte der Bildpixel keine Helligkeit oder Farbe wie bei einer optischen Kamera, sondern die Entfernung zwischen Objekt und Sensor an der Pixelposition. „Das ist für diesen Anwendungsfall ideal, weil die Struktur des unbekannten und variablen Hintergrunds keinen Einfluss auf das Bild hat“, sagt Pohle-Fröhlich. Dafür traten andere Schwierigkeiten auf, für die neue Lösungs-Algorithmen zu entwickeln waren. Denn die Aufnahmetechnik ist noch nicht so ausgereift wie bei optischen Kameras, Auflösung und Bildqualität sind begrenzt.

In dem vom Land NRW mittels Innovationsgutschein geförderten etwa einjährigen Kooperationsprojekt, entwickelte ein Team am iPattern-Institut um Professorin Regina Pohle-Fröhlich und Professor Christoph Dalitz eine Softwarekomponente, die aus den Tiefenbildern automatisch Bestückungsfehler erkennen kann. Der Sourcecode mit Dokumentation und Evaluationsergebnissen wurde an FLUXANA übergeben. Dr. Rainer Schramm freut sich: „Nun wissen wir, wie man Bildanalyse erfolgreich einsetzen kann. Wir werden die Technik weiterentwickeln und in unsere Innovationen im Gerätesektor einfließen lassen.“