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Kombination von Basistechnologien

Vision Technology, die Technologie des künstlichen Sehens, ist kein in sich geschlossener technologischer Ansatz sondern eine Querschnittstechnologie mit einer Reihe von Basistechnologien, die je nach Aufgabenstellung verschieden kombiniert und implementiert werden.

Vision Technology-Systeme basieren auf der berührungslosen Erfassung elektromagnetischer Strahlung (z.B. sichtbares Licht, Infrarotlicht, Röntgenstrahlung) mittels Kameras, der automatischen Verarbeitung und Auswertung der Bilddaten sowie der Erzeugung einer kontextbezogenen Entscheidung durch einen systemeigenen Computer.

Die abstrakte Systemfunktion eines Vision Technology-Systems ist in der Regel eine Steuerungs-, Regelungs- oder Überwachungsaufgabe aus dem Bereich der industriellen Produktion oder die Generierung von (Entscheidungs-) Daten aus einer abgebildeten Szene.

Abfolge von Prozeßschritten

Jedes Vision Technology-System arbeitet eine Abfolge von drei Prozessschritten ab, bis die kontextbezogene Entscheidung vorliegt:

1. Bildgewinnung
2. Bildvorverarbeitung
3. Bildauswertung

Im Verlauf der Bildgewinnung erzeugt eine Kamera eine digitalisierte Darstellung der Szene. Die Bildgewinnung ist stets objekt- und aufgabenspezifisch. Ihr Ziel ist die möglichst perfekte Darstellung des Objekts in bezug auf die gewünschte Systemfunktion (z.B. Oberflächeninspektion der Mündung von Mehrwegflaschen). Beim Beispiel der Mündungsinspektion kommt es allein auf die Abbildung der kompletten Flaschenmündung (d.h. Dichtfläche, Gewinde und Innenseite) in einem Bild an. Die korrekte Darstellung der Flaschenfarbe und der restlichen Flasche spielt für die Mündungsinspektion keine Rolle. Die Bildgewinnung basiert auf den Disziplinen Beleuchtungstechnik, Optik, Kameratechnik und Rechnertechnik. Darüber hinaus ist Know-how in der Handhabungstechnik und der Anwendung komplementärer Sensoren (z.B. zur Erkennung der Anwesenheit des Inspektionsobjekts) erforderlich.

Bei der Bildvorverarbeitung werden die Bilddaten in ein für die folgende Bildauswertung besser geeignetes Format umgewandelt. Im Falle von Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie z.B. der Oberflächeninspektion von Papierbahnen ist es häufig unumgänglich, die von den Kameras gelieferte Datenmenge vor Beginn der eigentlichen Bildauswertung drastisch zu reduzieren, um trotz begrenzter Rechenleistung eine vollständige Inspektion der Folie zu gewährleisten. In diesem Beispiel würde die Aufgabe der Bildvorverarbeitung darin bestehen, die fehlerverdächtigen Bereiche im Kamerabild zu lokalisieren und nur die direkt diesen Bereichen entsprechenden Bilddaten an die eigentliche Bildauswertung zu übergeben. Wie schon bei der Bildgewinnung existiert auch für die Bildvorverarbeitung kein einheitliches Verfahren. Die verfügbaren Methoden werden anwendungsspezifisch ausgewählt. Je nach Systemfunktion sind unter Umständen mehrere Methoden zu kombinieren. Die Bildvorverarbeitung basiert auf den Technologien Rechnertechnik, Signalverarbeitung und Software-Technik.

Im Prozessschritt Bildauswertung werden die vorverarbeiteten Bilddaten analysiert, woraufhin bestimmte, vom Ergebnis der Analyse abhängige Aktionen angestoßen werden. Beispielsweise werden bei der Inspektion von Digital Versatile Discs (DVDs) im Verlauf der Bildauswertung die Fehler klassifiziert und nach Ausdehnung und Anzahl bewertet. Übersteigt eines der Fehlerkriterien einen vorher eingestellten Schwellwert, wird die DVD als schlecht beurteilt und aussortiert.