KI‑Bildverarbeitung für hochglänzende Bauteile in der Qualitätskontrolle
Wenn Glanz die Sicht versperrt
Auf einen Blick
- Branche: Qualitätssicherung / Qualitätskontrolle / Zutrittstechnik
- Kamera: USB 3 uEye XCP (U3-36P0XCP-M-GL Rev. 1.2)
- Aufgabe: Automatisierte Prüfung hochglänzender metallischer Bauteile auf feinste Oberflächenfehler
- Herausforderung: Stark reflektierende Oberflächen erschweren die stabile Erkennung kleinster Defekte und machen mehrere Blickwinkel erforderlich
- Lösung: KI‑gestützter Prüfstand mit geschlossener Prüfbox, abgestimmter RGBW‑Beleuchtung und hochauflösender monochromer Bildaufnahme
- Kundennutzen: Deutlich reduzierte Prüfzeit, reproduzierbare Qualitätskontrolle und zuverlässige Detektion von Fehlern unter 0,1 mm
Metallisch glänzende Oberflächen gehören zu den schwierigsten Prüflingen der industriellen Bildverarbeitung. Reflexionen überdecken Details, Fehler zeigen sich oft nur aus bestimmten Blickwinkeln, und die Qualität manueller Sichtprüfungen schwankt über den Arbeitstag. Das österreichische Unternehmen Danube Dynamics zeigt gemeinsam mit EVVA, Hersteller mechatronischer Zutrittslösungen, wie sich diese Herausforderungen mit einem KI‑gestützten Prüfstand beherrschen lassen. Das System erfasst geordnet eingelegte Bauteile in einer Box in einem Schritt, bewertet Oberflächenfehler automatisiert und integriert die Qualitätskontrolle reproduzierbar in den Produktionsprozess.
Die Ausgangslage: Anspruchsvolle Oberflächen, hohe Anforderungen
Bei EVVA durchlaufen metallische Bauteile mehrere Prozessschritte und müssen strengen Qualitätsvorgaben genügen. Dazu zählen unter anderem Schließzylinder, Zylinderkerne und weitere fein bearbeitete oder galvanisierte Präzisionsteile aus der Zutrittstechnik. Zu detektieren sind mechanische Defekte wie Kratzer unter 0,1 mm sowie Galvanisierungsfehler – Mängel, die mit bloßem Auge oft kaum erkennbar sind.
Die zentrale Schwierigkeit: Glänzende Oberflächen reflektieren Licht und verdecken relevante Merkmale. Für eine verlässliche Bewertung sind deshalb oft mehrere Blickwinkel nötig. In der Praxis erschwert das eine konstant hohe Qualität manueller Prüfungen. Gesucht war eine Lösung, die Fehler zuverlässig erkennt, Mitarbeitende unterstützt und sich stabil in den Produktionsprozess einfügt.
Die Lösung: Geschlossene Prüfbox, abgestimmte Beleuchtung, KI
Um diese anspruchsvollen Prüfaufgaben zuverlässig zu lösen, entstand gemeinsam mit Danube Dynamics ein KI‑gestützter Prüfstand. Das System erfasst geordnet eingelegte Bauteile in einer 400 × 300 mm großen Eurobox in einem Schritt, bewertet Oberflächenfehler automatisiert und integriert die Qualitätskontrolle reproduzierbar in den Produktionsprozess. Bis zu 126 Bauteile liegen geordnet in der Box und werden in einem Durchgang geprüft. Um trotz Reflexionen konstante Bedingungen zu schaffen, kommt eine geschlossene Prüfbox mit maßgeschneiderter Beleuchtung zum Einsatz. Vier einzeln ansteuerbare RGBW-Balken ermöglichen unterschiedliche Farben und Beleuchtungswinkel, um verschiedene Fehlerbilder sichtbar zu machen. Entscheidend war das abgestimmte Zusammenspiel aus Beleuchtung, Bildqualität und KI-Auswertung.
Die Bilderfassung übernimmt eine monochrome Industriekamera des Typs IDS uEye U3-36P0XCP-M-GL Rev. 1.2. Sie basiert auf dem 19,80‑MP‑Sensor AR2020 von onsemi, liefert 5K‑UHD‑Auflösung mit 5136 × 3856 Pixeln und eignet sich damit für die Inspektion feinster Oberflächendetails. Der 1/1.8‑Zoll‑Rolling‑Shutter‑Sensor im Seitenverhältnis 4:3 unterstützt eine detailreiche Abbildung selbst kleinster Fehler. Ergänzt wird das System durch ein IDS‑Objektiv mit 8,5 mm Brennweite (Typ 20M11‑C08528).
„Für uns war entscheidend, dass wir auf einer großen Prüffläche viele geordnete Bauteile in einem Schritt erfassen und dennoch kleinste Oberflächenfehler sicher erkennen. Erst das Zusammenspiel aus Beleuchtung, hochauflösender Bildaufnahme und KI-Auswertung macht diese Qualitätskontrolle robust beherrschbar.“
Die Kamera erfasst die komplette Eurobox in hoher Auflösung. Die so gewonnenen Bilddaten ermöglichen es, im Nachgang kleinste Defekte jedes einzelnen Bauteils per KI zu erkennen. Entscheidend ist dabei nicht allein die Pixelzahl, sondern die Wiederholgenauigkeit unter definierten Beleuchtungsbedingungen. Die monochrome Ausführung unterstützt zusätzlich eine kontrastreiche Darstellung relevanter Oberflächenmerkmale.
„Gerade bei stark reflektierenden Oberflächen kommt es darauf an, feine Unterschiede stabil und detailreich abzubilden“, betont Jürgen Hejna, Product Owner 2D Cameras bei IDS. „Die hohe Sensorauflösung und die einfache Integration der Kamera schaffen dafür eine solide Basis im industriellen Umfeld.“
Auch für Danube Dynamics war die einfache Integration ausschlaggebend. Die Kamera lässt sich über ein Standard‑Interface in das Gesamtsystem einbinden. Das senkt den Entwicklungsaufwand und sorgt für stabile Prüfergebnisse im laufenden Betrieb.
Messbarer Nutzen
Bereits beim ersten Live‑Einsatz zeigte sich das Potenzial der Lösung: Die KI erkannte Abweichungen, die selbst erfahrenen Fachkräften kaum auffielen. Vor allem die deutlich verkürzte Prüfzeit machte den Nutzen unmittelbar messbar.
Die zuvor manuelle Sichtprüfung von mehr als 30 Sekunden pro Eurobox wurde auf unter fünf Sekunden reduziert. Grundlage dafür sind vier definierte Beleuchtungsszenarien, aus denen vier Bilder pro Bauteil erzeugt werden. Die anschließende KI‑Inferenz erfolgt mit einer Laufzeit von rund 10 Millisekunden pro Zylinder.
Gleichzeitig wurde der Prüfprozess vollständig digitalisiert. Prüfergebnisse werden nun systematisch dokumentiert und statistisch ausgewertet. Ausschuss und Abweichungen, die zuvor nicht erfasst wurden, sind transparent nachvollziehbar. Die manuelle Qualitätskontrolle wird damit nicht ersetzt, sondern gezielt unterstützt. Mitarbeitende werden entlastet, Prüfprozesse sind reproduzierbar, und Qualität wird messbar in den Produktionsablauf integriert.
Ein weiterer Meilenstein ist die Möglichkeit, die KI eigenständig nachzutrainieren. EVVA kann neue Produktvarianten und Fehlerbilder selbst in das System integrieren. Das erhöht die Zukunftssicherheit der Lösung und erlaubt Anpassungen an wachsende Anforderungen, ohne den grundsätzlichen Systemaufbau zu verändern.
Ausblick
Die Anforderungen an automatisierte Qualitätskontrolle steigen. Zugleich wächst das Bewusstsein dafür, was mit abgestimmter Bildaufnahme und KI‑basierter Auswertung möglich ist. Während Standardanwendungen heute vergleichsweise einfach umzusetzen sind, zeigt dieses Projekt, welches Potenzial in der Inspektion anspruchsvoller Oberflächen liegt. Es verdeutlicht, wie sich auch optisch schwierige, sicherheitsrelevante Bauteile mit Beleuchtung, hochauflösender Kameratechnik und KI reproduzierbar prüfen lassen.
Danube Dynamics Embedded Solutions GmbH
Danube Dynamics Embedded Solutions GmbH ist ein Technologieunternehmen mit Sitz in Linz (Österreich), das seit 2020 auf intelligente Embedded-Systems-Lösungen für die Industrie spezialisiert ist. Das Unternehmen entwickelt maßgeschneiderte Lösungen an der Schnittstelle von Software, KI und Elektronik – mit dem Ziel, Automatisierung und Digitalisierung durch „AI at the Edge“ effizient, sicher und zukunftsorientiert voranzutreiben. Heute zählt Danube Dynamics über 30 Kunden aus ganz Europa und beschäftigt ein Team von mehr als 15 hochqualifizierten Entwicklern und Ingenieuren.
EVVA Sicherheitstechnik GmbH
EVVA ist seit über 100 Jahren ein Inbegriff für mechanische und elektronische Zutrittssysteme auf höchstem technischem Niveau. Was 1919 mit der Gründung der „Erfindungs- Versuchs- Verwertungs-Anstalt“ (EVVA) begann, ist heute zentraler Bestandteil der Firmenphilosophie: EVVA forscht selbst, entwickelt und produziert selbst und realisiert innovative mechatronische Zutrittslösungen. Als Familienunternehmen zählt EVVA zu den international erfolgreichsten Unternehmen der Branche: Über 300 Patente sind angemeldet; Niederlassungen in zehn europäischen Märkten und weltweite Distributoren sichern die internationale Präsenz.
uEye XCP
Verwendetes Modell: U3-36P0XCP Rev.1.2
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