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Machine Vision – Wie geht es weiter?

von Carl Nowak

Anbieter aus der industriellen Bildverarbeitung führten seit Jahren eine Art prominentes Nischendasein. Zwar war der visuelle Teil der Sensorik stets für eine Integration in Produktionsanlagen nachgefragt, speziell für die visuelle Qualitätssicherung und die Robotik. Für viele Automatisierungsanbieter überstieg die Komplexität einiger Produkte aber das gewünschte Anwendungsfeld. Produktionsanlage sowie Machine Vision-Technik wurden dann vom Endkunden getrennt erworben und entweder von einem der beiden Anbieter (meist der Bildverarbeiter) oder einem externen Systemintegrator zusammengefügt. Während Embedded Vision – kompakte Kameramodule mit Einplatinencomputer, die sich direkt im Sinne besserer Integration auch in kompakte Systeme eindesignen lassen – aktuell den großen Trend für die Bildverarbeiter darstellt, bieten mehr und mehr Fertigungssensorik-Hersteller und vor allem Automatisierungshersteller nun auch Machine Vision-Lösungen an.

Herausforderung Systemintegration

Aber wie soll es mit dem Thema SPS und Machine Vision weitergehen? Das beschäftige auch Teilnehmer und Diskutanden auf dem VDMA-Forum auf der diesjährigen SPS/IPC/Drives. Im Fokus: Das Zusammenwachsen von Automatisierung und Bildverarbeitung. Dass dies nicht problemfrei abläuft ist klar. Die grundsätzliche Herausforderung sind nach Ansicht der Automatisierungs-Vertreter vor allem  die Systemintegration. „Die Kunden möchten das Thema integriert haben, weil Vision ein mehr und mehr wichtiger Bestandteil wird“ argumentiert Dr. Josef Papenfort (Beckhoff). Je kompletter das System desto einfacher ist die Anwendung und das Life-Cycle-Management für den Endkunden, da er nicht von mehreren Anbietern aus verschiedenen Sektoren abhängig ist. Neu ist ebenfalls die technische Herangehensweise an Wartungsaufgaben. „Bei uns ist man es gewohnt, eine Komponente auszutauschen und die Maschine läuft wieder, bei Vision tauscht man die Beleuchtung und muss erst wieder mit Kalibrierung und Einstellungen anfangen“, erklärt Andreas Waldl von B&R.

Die unterschiedlichen Vorgehensweisen in den beiden Feldern werden deutlich und es gilt für die Automatisierer, die der Bildverarbeitung zu adaptieren und umzusetzen. Peter Keppler (Stemmer Imaging) hebt als Vertreter der Bildverarbeiter dabei auch die starke Weiterentwicklung hin zu anwenderfreundlichen Produkten der Machine Vision-Branche hervor. Ähnlich großen Anteil hat aber auch der Anstieg der zur Verfügung stehenden Rechenleistung, wie Klaus-Henning Noffz von Silicon Software erklärt.

Von links: Dr. Olaf Munkelt (MVTec), Andreas Waldl (B&R), Peter Keppler (Stemmer Imaging), Rainer Schönhaar (Balluff), Dr. Josef Papenfort (Beckhoff), Dr. Klaus-Henning Noffz (Silicon Software, VDMA) Foto: Carl Nowak

Die grundlegenden Hindernisse sind also erfasst, doch wie lassen sie sich beheben? Muss die Bildverarbeitungsindustrie ihre Produkte benutzerfreundlicher gestalten oder müssen die Endanwender einer Produktionsanlage mit integrierter Machine Vision ihre Mitarbeiter weiterbilden? Geht es nach Andreas Waldl, ist klar Ersteres der Fall. Zwar werden immer wieder Systemintegratoren für komplizierte Aufgaben benötigt, dennoch sollte für simplere Anwendungen die Usability hoch sein, ist der B&R-Produktmanager überzeugt. Auch Dr. Olaf Munkelt sieht neben ersten guten Ansätze Handlungsbedarf und appelliert, sich das UX- und UI-Design aus der Mobile-App-Welt zum Vorbild zu nehmen. „Die Bildverarbeitung wird in der Automatisierungsindustrie nur erfolgreich sein, wenn diese Transformation gelingt“, ergänzt Munkelt.

Mit dem Eintritt der Automatisierer in den Bildverarbeitungsmarkt stellt sich die Frage nach der Zukunft der bisherigen Hauptanbieter. Peter Keppler sieht die Erfahrung seines Industriezweiges als entscheidendes Element an. Die vielen äußeren Einflüsse und Parameter bei der industriellen Bildverarbeitung verlangen eine Menge Erfahrung und Know-How, die den Automatisierungsherstellern noch nicht gegeben ist. Gleichzeitig betont er jedoch, dass dieser Erfahrungsvorsprung vor den Automatisierern gehalten werden muss um eine erfolgreiche Zusammenarbeit für beide Seiten zu garantieren.

Die ersten Schritte in Richtung der geplanten Adaption seitens der Automatiserer ist getan, doch hinsichtlich der Sicherheit herrscht noch kollektive Unschlüssigkeit. Zwar versprechen Andreas Waldl und Dr. Josef Papenfort – auf Nachfrage aus dem Publikum – Sicherheitslösungen für ihre Machine Vision-Applikationen in Zukunft nachzureichen, derzeit kann aber weder Beckhoff noch B&R für funktionale Sicherheit nach der internationalen Norm IEC 61508 in ihren Machine Vision-Systemen sorgen.

Usability als Versprechen

Und die Usability? Nachdem die Automatisierer sich bereits zu anwendungsfreundlicheren Anwendungen bekannt haben, gilt es nun Konzepte für die Umsetzung zu finden. Rainer Schönhaar beschreibt die Lösung der Firma Balluff als „Dialekt über die anerkannten Algorithmen“. Somit soll eine wenig komplexe, auch für in der Bildverarbeitung unerfahrene Techniker nutzbare Bedienung realisiert werden. Für besonders anspruchsvolle Anwendungen soll ein „Expert-Mode“ geschulten Technikern die Möglichkeit geben, auf alle Parameter zuzugreifen und mit ihrem Wissen das Problem zu lösen. Dr. Olaf Munkelt sieht dabei vor allem den Dialog mit dem Kunden im Vordergrund, um bei der Usability mit den Wünschen und Anforderungen Schritt zu halten. „Das Thema Benutzerfreundlichkeit ist ein Prozess, bei dem wir darauf hören müssen was dem Kunden gefällt und was nicht“. Abschließend regt Dr. Klaus-Henning Noffz noch eine potenzielle Trennung von Software-Anbietern nach Algorithmus und Benutzeroberflächen an, um hier eine effektivere Entwicklung zu ermöglichen.