Machine Vision automatisiert und optimiert Batterieinspektion
Batterieproduktion | Blob-Analyse | InspektionBei der Batterieproduktion kann eine Vielzahl verschiedener Fehler auftreten. Die Firma Averna hat ein Verfahren zur automatisierten Inspektion von Batterien entwickelt, mit dem sich alle denkbaren Defekte verlässlich erkennen lassen. Zentrale Basis hierfür ist die Machine Vision Software MVTec HALCON.
Batteriehersteller müssen im Rahmen der Fertigung sehr hohe Qualitätsanforderungen einhalten. Dies gilt für alle Arten von Batterien – ob für Unterhaltungselektronik, Elektrofahrzeuge oder sonstige Anwendungen. Dabei ist die Batterieproduktion ein sehr komplexer Prozess. An dessen Ende steht ein umfassender Prüf-Workflow, der im Rahmen der sogenannten Formierung und Reifung stattfindet. Hier wird die Batterie nicht nur auf ihre Funktionstauglichkeit getestet, sondern es erfolgt auch eine Inspektion im Hinblick auf äußerliche Fehler wie Verformungen, Dellen oder Kratzer. Die hierbei potenziell auftretenden Defekte können sehr stark variieren, sowohl bezüglich Form als auch Größe. Eine enorme Herausforderung besteht darin, alle diese Anomalien im Rahmen der Qualitätsprüfung präzise zu erkennen. Nur so lassen sich fehlerhafte Batterien verlässlich aussondern, bevor sie das Werk verlassen.
Die Batterieinspektion optimieren und Kosten senken
Genau für diese komplexe Problemstellung hat das kanadische Unternehmen Averna im Auftrag eines namhaften Batterieherstellers eine durchdachte Lösung zur Qualitätsprüfung konzipiert, entwickelt und umgesetzt. Damit lassen sich äußerliche Produktfehler verschiedenster Art identifizieren sowie präzise lokalisieren. Ziel des Projekts war es, die Batterieinspektion und damit die Qualität entscheidend zu verbessern, die Kundenzufriedenheit zu erhöhen und die Gesamtkosten zu senken. „Schnelligkeit war in dieser Anwendung das oberste Gebot, da sich die Produktionsprozesse keinesfalls durch ein zeitraubendes Screening verzögern durften“, definiert Roel Geraerts, Teamleiter Vision bei Averna eine zentrale Anforderung. Eine weitere Herausforderung bestand in den variierenden Formen und Größen der Batterien sowie der Vielfalt an potenziellen Fehlern, die während der Batterieproduktion auftreten können.
Bei der Qualitätsprüfung aufs Tempo drücken
Hinzu kommt eine weitere Anforderung: Bislang wurden die fertigen Batterien zunächst etikettiert und erst danach im Rahmen der Qualitätsprüfung auf Mängel untersucht. Dies führte dazu, dass Produktionsfehler häufig durch das Etikett verdeckt und daher übersehen wurden. Dadurch war es möglich, dass qualitativ minderwertige Produkte an die Kunden ausgeliefert wurden. Deshalb musste die neue Lösung zu einer sehr schnellen Batterieinspektion imstande sein und dabei alle denkbaren Beschädigungen verlässlich erkennen. Dies sollte vor dem Etikettiervorgang geschehen und sicherstellen, dass ausschließlich einwandfreie Produkte etikettiert und zum Versand freigegeben werden.
Leistungsstarke Systeme für Beleuchtung und Machine Vision waren gefragt
„Um die gebotene Geschwindigkeit und einen hochgradig automatisierten Inspektionsprozess zu erreichen, kamen wir an einer professionellen Machine Vision Lösung nicht vorbei“, erklärt Geraerts. Da die Batterien in der 360-Grad-Perspektive von allen Seiten kontrolliert werden, waren leistungsfähige Technologien für die Beleuchtung und Handhabung erforderlich. So entwarfen die Spezialisten von Averna in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden eine durchdachte Lösung aus hochwertigen Kameras und Lichtsystemen, die auf einem Förderband montiert werden. Dabei werden leistungsstarke Lichtstrahlen in optimalen Winkeln direkt auf die Batterie gerichtet, um so auch kleinste Unstimmigkeiten am Korpus während der Batterieinspektion sichtbar zu machen. Durch die Aufnahme einer Vielzahl von Bildern mit sehr hoher Geschwindigkeit lässt sich die Position des Prüfobjekts schnell erfassen und elektronisch kommunizieren. Auf jedem Bild sind mehrere Batterien zu sehen, sodass dank gleichzeitiger Betrachtung die erforderliche Inspektionszeit auf ein Minimum reduziert werden kann. Dabei erfassen mehrere Kameras jeden Winkel der Batterie präzise, wobei nahezu 10.000 Bilder pro Minute erzeugt werden.
Hochpräzise Bildanalyse mit MVTec HALCON
Als Machine Vision Software kommt MVTec HALCON zur Anwendung. Diese ist nahtlos in die Averna-eigene Software integriert und analysiert die Bilder mit höchster Präzision. Dabei werden die Kombinationen aus Licht- und Schattenanteilen und die dadurch entstehenden hohen Kontraste im Bild mittels Blob-Analyse ausgewertet. Die Technologie extrahiert Merkmale aus verbundenen Pixeln, die den gleichen logischen Zustand, also etwa den Farbwert teilen (Blobs). Der entscheidende Vorteil besteht in der sehr hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit. Innerhalb kürzester Zeit werden zunächst der relevante Bereich des Bildes (Region of Interest) und anschließend mögliche Anomalien identifiziert. Im Anschluss wird die Batterie entweder als fehlerhaft ausgeschleust oder – falls einwandfrei – zur Etikettierung weitergeleitet. Mittels eines digitalen Highspeed-I/O-Systems lassen sich die Prüfergebnisse an die Steuerung kommunizieren und die Teile automatisch sortieren, was die Qualitätsprüfung optimiert.
Machine Vision sorgt für schnelle Batterieinspektion
MVTec HALCON führt die Inspektionssoftware von Averna auf einer Echtzeit-Engine aus, was eine stabile Erfassung und Auswertung der Bilddaten gewährleistet. Auf diese Weise lassen sich fehlerhafte Produkte auch bei hohen Geschwindigkeiten rechtzeitig und automatisiert ausschleusen. So entwickelte Averna mithilfe von MVTec HALCON ein einfach zu handhabendes, kundenspezifisches System inklusive Passermarken. Mit diesen lassen sich die Schärfe, Helligkeit, Positionierung und der Winkel der Kameras für verschiedenste Zwecke exakt messen, sodass der Kunde das System einfach und selbstständig kalibrieren kann. Dank der Passermarken können solche Kontrollstationen auch an anderen Standorten in kurzer Zeit identisch aufgebaut werden, was unternehmensweit konsistente Ergebnisse bei der Batterieinspektion garantiert.
Batteriehersteller profitiert von schneller und robuster Qualitätsprüfung
„MVTec HALCON leistet mit seinen fortschrittlichen Technologien wie etwa der Blob-Analyse einen entscheidenden Beitrag, um unserem Kunden eine innovative Test- und Qualitätslösung bereitzustellen. Der Batteriehersteller profitiert nicht nur von einer hohen Geschwindigkeit bei der Qualitätsprüfung, sondern auch von einer sehr robusten Erfolgsquote bei der automatischen Erkennung vielfältiger Defekte mit unterschiedlicher Größe und Form“, so das Resümee von Roel Geraerts.
Averna ist ein MVTec Certified Integration Partner.
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