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Industrielle Bildverarbeitungssysteme machen Roboter intelligenter

Industrielle Bildverarbeitungssysteme machen Roboter intelligenter

Max Herberger

May 14, 2024

Industrielle Bildverarbeitungssysteme machen Roboter intelligenter

Roboter erwachen dank intelligenter Bildverarbeitung zum Leben. Hierbei spricht man von Robot-Vision-Systemen – auch bekannt als Maschinen-Vision-Systeme. Diese Systeme verändern, wie Roboter ihre Umgebung verstehen und mit ihr interagieren, und eröffnen Möglichkeiten, die einst als Science-Fiction galten. Aber wie funktioniert diese Bildverarbeitung und welche Veränderungen bringt sie in verschiedenen Branchen mit sich?

 

Was ist Robot-Vision?


Im Kern ermöglicht die industrielle Bildverarbeitung Robotern, die Welt um sie herum zu sehen und zu interpretieren. Dies ist möglich durch die Integration von Sensoren, Kameras und anderen Peripheriegeräten, die Computeralgorithmen verwenden, um visuelle Daten aus ihrer Umgebung zu verarbeiten. Ein Vision-System kann erfasste Bilder in ein Format übersetzen, das ein Computer verstehen kann, und es dem Roboter ermöglichen, entsprechend zu reagieren. Dieser Prozess basiert auf Bilderfassung, Datenanalyse und KI-gesteuerten Entscheidungen, um den Roboter in umsetzbaren Reaktionen zu trainieren. Durch die Anwendung dieser Algorithmen können Roboter Objekte erkennen, deren Bewegung verfolgen und sich im Raum orientier.

 

Die Augen der Automatisierung


Roboter sind mit einer Vielzahl von visuellen Werkzeugen ausgestattet, die einem Schweizer Taschenmesser zum Betrachten der Welt ähneln:


 2D- und 3D-Vision-Sensoren: Von einfacher Form- und Mustererkennung auf einer einzigen Ebene bis hin zur Erfassung dreidimensionaler Details von Objekten sind diese Sensoren für Aufgaben, die komplexe Manipulationen oder präzise Qualitätskontrollen erfordern, unerlässlich.


Standard- und Infrarotkameras: Ob sie Bilder bei normalen Lichtverhältnissen erfassen oder Wärmesignaturen in lichtarmen Umgebungen erkennen, diese Kameras erweitern die Einsatzmöglichkeiten von Robotern, insbesondere in extremen Situationen wie der Metallbearbeitung.

 

Hochgeschwindigkeitskameras: Für Operationen, bei denen Sekundenbruchteile zählen, halten diese Kameras mit schnellen Bewegungen Schritt und ermöglichen es Robotern, präzise bei hoher Geschwindigkeit zu arbeiten.

Hyperspektrale und thermische Bildgebung: Über das sichtbare Spektrum hinaus erfassen diese Technologien feine Unterschiede in Materialien und Temperaturen und sind nützlich in Branchen von der Landwirtschaft bis zur Instandhaltung, indem sie Probleme erkennen, die für das bloße Auge unsichtbar sind.


Durch die Kombination mehrerer Datentypen von verschiedenen Sensoren und Kameras können Roboter ihre Umgebung besser verstehen und sich mit größerer Intelligenz und Flexibilität an komplexe und variable Umgebungen anpassen.

 

Anwendung von industrieller Bildverarbeitung in verschiedenen Branchen


Robot-Vision sorgt in vielen Branchen für Aufsehen, indem es die Effizienz und Sicherheit verbessert.


Fertigung: In Fabriken können Roboter mit Vision-Systemen Defekte auf Produktionslinien mit höherer Genauigkeit erkennen als Menschen. Dies verbessert nicht nur die Qualität der Produkte, sondern minimiert auch Abfall und steigert die Produktivität. Vision-Systeme werden auch verwendet, um Werkstücke zu erkennen und zu verstehen und dann automatisch Roboterwege zu generieren, was die Mensch-Roboter-Interaktion vereinfacht.


Gesundheitswesen: Chirurgen verwenden derzeit Roboter, die präzise empfindliche Eingriffe durchführen können, geleitet von Bildern, die ihnen helfen, Instrumente mit unübertroffener Stabilität zu navigieren und zu manipulieren.

Autonome Fahrzeuge: Selbstfahrende Autos verwenden eine komplizierte Mischung aus Sensoren und Kameras, um Straßenbedingungen zu verstehen, Hindernisse zu erkennen und sicher zu navigieren.

 

Wandelbots’ Vision-Integration in Aktion


Bei Wandelbots sehen wir den Wert von Vision-Systemen. Unsere aktuelle Zusammenarbeit mit 3M zur Umgestaltung traditioneller Roboter-Schleifvorgänge nutzt eine 3D-Kamera zum Scannen des Werkstücks. Diese Kameras tun mehr als nur das Werkstück zu scannen; sie erstellen eine detaillierte 3D-Punktwolke, die die Wahrnehmung verbessert und eine vollautomatische Pfadplanung ermöglicht. Jede Oberfläche und Kontur des Materials wird sorgfältig kartiert, sodass der Roboter seine Schleifaufgaben präzise ausführen kann. Dies ist besonders nützlich in einer Umgebung mit hoher Vielfalt und geringem Produktionsvolumen.

 

Im Mittelpunkt der außergewöhnlichen Leistung unserer Lösungen steht die Verwendung von Punktwolken. Bestimmte Daten werden zusammen mit Sicherheitsbereichen in den Roboter-Controller programmiert. Diese Sicherheitszonen ermöglichen es Robotern, Kollisionen automatisch zu vermeiden, indem unsere Lösung Wege plant, die potenzielle Kollisionspunkte umgehen. Diese Integration stellt sicher, dass Roboter, die von Wandelbots betrieben werden, präzise arbeiten und ein erhöhtes Bewusstsein für ihre Umgebung besitzen.

 

Herausforderungen der industriellen Bildverarbeitung in der Robotik


Trotz ihres Erfolgs sind Robot-Vision-Systeme nicht perfekt und stehen vor vielen Herausforderungen. Sie müssen sich kontinuierlich an unterschiedliche Umgebungen anpassen, in denen Lichtverhältnisse, Wetter und unerwartete Hindernisse die visuelle Wahrnehmung eines Roboters dramatisch beeinflussen können. Die Integration von KI hat einige dieser Herausforderungen bei der Bewertung der Objekttextur unter Kontextbedingungen wie Beleuchtung oder starken Kontrasten gelöst. Darüber hinaus werden, da diese Systeme oft große Mengen visueller Daten erfassen und verarbeiten, zunehmend Fragen des Datenschutzes und der Sicherheit diskutiert.

 

Fazit


Systeme zur industriellen Bildverarbeitung in der Robotik verändern die Landschaft von Industrie und Technologie. Mit jeder neuen Innovation werden Roboter autonomer und nehmen eine immer wichtigere Stellung in der Industrie ein. Während wir weiterhin diese Systeme verbessern, sind die Möglichkeiten, mit Robotern zusammen zu arbeiten, nahezu grenzenlos. Das Zeitalter der Robot-Vision hat gerade erst begonnen und sein Einfluss auf unsere Welt wird enorm sein.

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