Bildverarbeitung im Einsatz -  Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

BILDVERARBEITUNG IM EINSATZ

Kundenreferenzen & Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

Bildverarbeitung sorgt auch bei wechselndem Tageslicht für eine optimierte Holzproduktion

März 2016

Ein Bildverarbeitungssystem an einem Transportfahrzeug und eine Outdoor-geeignete Beleuchtung von Smart Vision Lights ermöglichen die effiziente Vermessung von Baumstämmen, bevor diese zu Brettern weiterverarbeitet werden.

Die Effizienz und Qualität ihrer Prozesse zu maximieren, um sich auf diese Weise einen Wettbewerbsvorsprung zu sichern, ist für jedes Unternehmen weltweit eines der wichtigsten Ziele. Das gilt besonders für die Industriezweige Automobil, Verpackung und Lebensmittel, aber auch für die Rohstoffindustrie. Die Holzverarbeitung macht hier keine Ausnahme, denn die genaue Kenntnis der benötigten Mengen an produziertem und geliefertem Holz ist für die Wirtschaftlichkeit von Unternehmen in diesem Bereich sehr wichtig. Aus diesem Grund setzt der amerikanische Holzproduzent Pike Lumber auf ein Bildverarbeitungssystem, das einen wesentlichen Beitrag zur Automatisierung in der Holzproduktion liefert.

Wenn Bäume an holzverarbeitende Unternehmen verkauft werden, werden die großen zentralen Teile der Baumstämme auf bestimmte Längen zugeschnitten und ihr Durchmesser ermittelt. Die Messdaten der Stammlängen und Durchmesser werden dazu verwendet, die Anzahl an Holzbrettern mit einer Dicke von ca. 25 mm zu ermitteln, die aus dieser Holzmenge hergestellt werden können. Die Messung des Stammdurchmessers ist äußerst arbeits- und zeitintensiv und dabei auch noch sehr anfällig für menschliche Fehler. Das amerikanische Unternehmen eSolutions entwickelte aus diesem Grund eine Automatisierungslösung auf Basis eines Bildverarbeitungssystems, um die Baumstämme während des üblichen Produktionsprozesses zu vermessen.

Greiflader vom Typ Tigercat transportieren die Baumstämme und arbeiten unter unterschiedlichen Tageslicht- und Wetterbedingungen.

Ziel dabei war es, ein extrem effizientes, zuverlässiges und akkurates Messverfahren ohne Zeiteinbußen zu integrieren. Da das Verladen und Lagern der Stämme hauptsächlich im Freien stattfindet, war es wichtig, ein Bildverarbeitungssystem einzusetzen, das den Elementen trotzt und auch unter unterschiedlichen Tageslicht- und Wetterbedingungen eine gute Wiederholgenauigkeit garantiert. Die Idee dabei war, das gesamte Bildverarbeitungssystem bestehend aus Kamera, Beleuchtung und Bildverarbeitungshardware an einem Tigercat-Greiflader zu befestigen, der für das Aufnehmen und Bewegen der Stämme eingesetzt wird. Dies bietet den Vorteil, dass der Bediener des Greifladers seine Tätigkeit wie gewohnt ausführen und in der Maschine sitzen bleiben kann, während das Bildverarbeitungssystem die Messungen übernimmt.

Das Bildverarbeitungssystem ist am Führerhaus des Greifladers befestigt.

Beim Aufladen eines Stammes mit dem Greiflader positioniert der Fahrer des Greifladers den Baumstamm für einen kurzen Moment in eine bestimmte Position, in der er vom Bildverarbeitungssystem erfasst wird. Zwei Lasersensoren überprüfen in dieser Situation, ob ein Stamm vorhanden ist, und messen die Entfernung zwischen Stamm und Bildverarbeitungssystem. Eine speicherprogrammierbare Steuerung triggert dazu den Laser, woraufhin die Information an einen PC weitergeleitet wird, der im Maschineninnenraum montiert ist und den Prozess für das gesamte System steuert. Von dort erfolgt die Bildaufnahme mit einer GigE Vision-Kamera.

Die Bildverarbeitungssoftware blendet den größten Teil der Außenrinde aus dem Bild aus, um eine bessere Abschätzung des nutzbaren Holzvolumens zu ermöglichen.

LED-Blitzbeleuchtung aus der XR256-Serie von Smart Vision Lights

Die wichtigste Rolle in dieser Applikation kommt der Beleuchtung zu, die trotz der ständig wechselnden Lichtverhältnisse im Freien für eine wiederholbare Beleuchtungssituation sorgen muss. Hier wurde eine LED-Blitzbeleuchtung aus der XR256-Serie von Smart Vision Lights ausgewählt, die Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 850 nm in einer extrem hohen Lichtintensität ausstrahlt.

Die Entscheidung für Infrarotlicht fiel deshalb, weil die meisten Hochleistungs-LEDs mit einer Wellenlänge von 850 nm angeboten werden und der Spektralbereich des Sonnenlichts ein wenig unterhalb der anderen sichtbaren Wellenlängen liegt. Die Kamera wurde mit einem geeigneten IR-Bandpass-Filter auf dieses Setup abgestimmt. Dieser Filter lässt nur das Licht der XR256-Blitzbeleuchtung zur Kamera durch. Alle anderen Wellenlängen werden blockiert, was die Menge an Umgebungslicht reduziert. Die Impulsbreite des Blitzlichts wurde auf 100 ms eingestellt, damit es nicht zu Bewegungsunschärfen kommt, wenn der Baumstamm während der Bildaufnahme nicht vollständig ruhig gehalten wird.

Der gesamte Prozess wird durch ein Druckknopfsystem aktiviert. Der Bediener des Greifladers muss den Baumstamm lediglich in eine bestimmte Position vor das Bildverarbeitungssystem bringen und mit dem Drücken des Knopfes die automatischen Messungen und Berechnungen auslösen. Greg Hilbert, Präsident von eSolutions und Leiter dieses Automatisierungsprojekts, erklärt: “Der größte Anteil der Außenrinde wird mit Hilfe eines Blobanalyse-Tools der Bildverarbeitungssoftware aus dem Bildmaterial herausgerechnet, um dem Holzlieferanten eine bessere Abschätzung des nutzbaren Holzvolumens zu ermöglichen.“

Dieses Bildverarbeitungssystem ist für die Bestimmung der gelagerten Rohholzmenge enorm hilfreich und sorgt für eine drastische Verbesserung bei der Genauigkeit der Auftragserfüllung. Zu wissen, wie viele Bretter aus einem einzelnen Stamm geschnitten werden können, ohne zusätzliche Arbeitskosten und die Gefahr möglicher Fehler bei einer manuellen Messung, stellt neben der Maximierung der Bestands- und Prozesseffizienz einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil für den Anwender dar.

Smart Vision Lights

Muskegon, United States

Smart Vision Lights ist ein führendes Unternehmen in der Entwicklung und Fertigung von Beleuchtungssystemen für die industrielle Bildverarbeitung.

Smart Vision Lights XR 256
  • LED-Stroboskoplicht für bis zu 5000 Blitze pro Sekunde
  • Intelligente Beleuchtung, die ohne externen Controller betrieben werden kann
  • Ideal für Hochgeschwindigkeitsanwendungen