Intelligente Qualitätsprüfung von Klebefugen in der Holzindustrie
Perfektes Parkett
Er sorgt für eine warme und einladende Atmosphäre. Seine natürlichen Maserungen und Farbtöne wirken lebendig und verleihen einem Raum Charakter. Die Rede ist vom klassischen Holzfußboden – meist Parkett und wahlweise mit Klicksystem für die einfache Verlegung. Die Scheucher Holzindustrie GmbH aus Mettersdorf in Österreich hat sich in vierter Generation der Herstellung hochwertiger Parkettböden verschrieben und verbindet in der Fertigung Tradition mit Moderne. So setzt das Unternehmen zur Prüfung der Klebefugen seines Mehrschichtparketts auf Bildverarbeitung mit künstlicher Intelligenz, genauer gesagt auf IDS NXT, ein Komplettsystem für den Einsatz von intelligenten Kameras.
Anwendung
Parkett ist nicht gleich Parkett. Neben massiven Varianten erfreut sich besonders das sogenannte Mehrschichtparkett großer Beliebtheit. Bei seiner Herstellung müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden, um ein hochwertiges, langlebiges und benutzerfreundliches Produkt zu erhalten. Die Wahl der Holzart beeinflusst beispielsweise die Stabilität und das Aussehen des Parketts. Wie der Name schon sagt, besteht es aus mehreren Schichten – im Speziellen aus einer Träger- und einer Nutzschicht. Als Träger kommen bei Scheucher Fichte oder Kiefer zum Einsatz. Für die Nutzschicht kann eine Vielzahl von Holzarten verwendet werden.
Ein großer Vorteil des „Fertigparketts“ liegt in seiner einfachen Verlegung. Viele Arten lassen sich schwimmend verarbeiten, müssen also nicht verklebt werden. Mit ein wenig handwerklichem Geschick können selbst Ungeübte ihren eigenen Holzboden einbauen. Ein Klicksystem sorgt für den exakten Sitz der Dielen. Sie werden einfach direkt ineinander geklickt. Das spart Zeit und reduziert den Arbeitsaufwand. Wichtig dabei ist, dass das Klicksystem mit hoher Präzision gefräst wird, damit die Paneele stabil und passgenau ineinandergreifen. Fehlerhafte Fräsungen können zu Problemen bei der Verlegung und zu Instabilität führen. Gleiches gilt auch für die Klebeverbindung zwischen der Träger- und der Nutzschicht des Parketts. Der Klebstoff muss gleichmäßig aufgetragen werden, um eine vollständige Abdeckung und eine gleichmäßige Verbindung zwischen den Schichten zu gewährleisten. Lufteinschlüsse oder unregelmäßige Auftragsmengen können zu Hohlräumen führen und die Lebensdauer beeinträchtigen. „In der Profilierung für unsere MULTIflor-Parkettböden wird ein spezielles Klickprofil in die Dielen gefräst. Im Zuge dieses Prozesses wird mittels zweier intelligenter IDS NXT Kameras das Vorhandensein von Klebstoff in der Klebstofffuge zwischen Decklage und Trägerschicht kontrolliert“, erläutert Dipl.-Ing Klaus Bauer, Forschung & Entwicklung bei Scheucher.
Intelligente Qualitätskontrolle ganz ohne PC
Scheucher beleuchtet dazu die bereits verleimten Parkettdielen mit UV-Licht. Der Klebstoff fluoresziert und Klebereste werden sichtbar. Zur Erkennung fehlerhafter Dielen setzt Scheucher auf Bildverarbeitung mit künstlicher Intelligenz. Pro System kommen zwei IDS NXT rio Kameras zum Einsatz. Die intelligenten Modelle werden durch das Aufspielen eines neuronalen Netzes zu leistungsfähigen Inferenzkameras. Sie detektieren die fluoreszierenden Klebefugen und verarbeiten die Bilddaten direkt „on the edge“ per FPGA und geben das Ergebnis an den Folgeprozess weiter. Durch die Embedded-Lösung wird der Host-PC eingespart sowie Energieverbrauch und Systemkosten gesenkt. Dank verschraubbaren und IP-geschützten Steckverbindern und einem robusten Gehäuse sind sie außerdem absolut industrietauglich. Das standardisierte Industrieprotokoll OPC-UA ermöglicht die direkte Kommunikation mit Maschinen und Steuerungen.
Bildverarbeitung mit KI ohne Vorkenntnisse in Deep Learning
Die Anwendungsentwicklung und Integration in das bestehende Fertigungssystem des Parkettherstellers war mithilfe des IDS NXT rio Experience Kits schnell und einfach zu bewältigen. Denn die Inferenzkamera-Komplettlösung für KI-Anwendungen in der industriellen Bildverarbeitung enthält alle Komponenten, die ein Anwender für die Erstellung, das Trainieren und das Ausführen eines neuronalen Netzes in einer produktiven Umgebung benötigt. Im Paket sind sowohl die erforderliche Hardware – in Form der IDS NXT rio Industriekamera mit 1,6 MP Sony Farbsensor inkl. Strom- und Datenkabel sowie Stativadapter und Objektiv – als auch die benötigte Software in Form einer IDS lighthouse-Lizenz enthalten. Anwendende können sich dadurch ganz auf die geplante Applikation konzentrieren, ohne sich mit Deep Learning, Bildverarbeitung oder Kameraprogrammierung auseinandersetzen zu müssen. „Wir hatten zur Qualitätskontrolle unserer Klebeverbindungen bislang keine Bildverarbeitung in der Profilieranlage im Einsatz, weder regelbasiert noch intelligent. Dennoch war es unser Ziel, auch als Laie, diese Anforderung mittels KI zu lösen. Da wir Fehler suchen, die nur extrem selten auftreten, war unsere Herausforderung dabei, eine ausreichende Anzahl von ‚Schlechtteilbildern‘ für das Training des neuronalen Netzes zu finden“, erklärt Bauer. „Das ist auch gelungen. Am Ende benötigten wir rund 60 Gut- und Schlechtteilmuster bis die KI gelernt hatte, die Grenze von OK zu NOT OK zu erkennen.“ Fehlerhafte Paneele können zuverlässig aussortiert und nachbearbeitet werden. Das System verhindert, dass Dielen mit Mängeln in der Parkettverklebung an Kunden ausgeliefert werden. „Damit sind wir einer der wenigen Hersteller am Markt, die diesbezüglich eine 100 %-Kontrolle durchführen“, freut sich Bauer. Zumal die Prüfung einer Diele außerdem weniger als 90 Millisekunden dauert.
„Es war unser Ziel, auch als Laie, KI zur Qualitätskontrolle einzusetzen. Das ist uns gelungen. Damit sind wir einer der wenigen Hersteller am Markt, die diesbezüglich eine 100 %-Kontrolle durchführen.“
Ausblick
Die Prüfung der Klebefuge ließe sich im vorliegenden Beispiel auch mit klassischer, regelbasierter Bildverarbeitung lösen, allerdings mit erhöhtem Programmieraufwand. Scheucher war es jedoch wichtig, eine intelligente Lösung zu finden. Denn damit ist das Unternehmen auf weitere Anwendungsfälle vorbereitet, wie Klaus Bauer bekräftigt: „Die Aufgabe war für uns ein guter Einstieg in die KI-gestützte Bildverarbeitung. Besonders, weil der Lernerfolg rasch gegeben war.“ So steht der Weg offen für weitere Einsatzzwecke und eine zukunftssichere, effiziente Fertigung.
Mithilfe von intelligenten Bildverarbeitungssystemen lassen sich unter anderem Objekte klassifizieren oder auf Defekte, Abweichungen und Qualitätsprobleme überprüfen. Dadurch können Fehler reduziert sowie die Produktivität gesteigert werden – in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen. Das KI-basierte Vision-Komplettsystem von IDS zeigt, dass dies nicht hochkomplex und rein Experten vorbehalten ist. Scheucher Parkett und IDS NXT haben damit etwas gemeinsam: Dank ausgeklügelter Systeme können auch Laien damit umgehen und erstklassige Ergebnisse erzielen, wie beispielsweise hier perfektes Parkett.
Scheucher Holzindustrie GmbH
Mit einem der modernsten Fertigparkettwerke Europas hat sich Scheucher in den letzten Jahrzehnten zu einem der führenden Parketthersteller in Österreich entwickelt. Die optimale Nutzung der Ressourcen, als auch die ausschließliche Verwendung von absolut umweltschonenden Methoden und schadstoffgeprüften Materialien in jedem einzelnen Produktionsschritt zählen zu den Grundsätzen der Scheucher Holzindustrie GmbH und garantieren hochwertige Qualitätsprodukte zu 100 % hergestellt in Österreich.
IDS NXT
Verwendetes Modell: IDS NXT rio Experience Kit