Warum ein branchenübergreifender Automatisierungsintegrator bei anspruchsvollen Bildverarbeitungsanwendungen mit Cognex zusammenarbeitet

Die Automobil- und die Life-Science-Industrie sind anspruchsvolle Branchen, in denen die Hersteller strenge gesetzliche Normen einhalten, höchste Präzision gewährleisten und anspruchsvolle Produktionsquoten erfüllen müssen. Aus diesem Grund wenden sich Hersteller an Automation NTH, einen Automatisierungsintegrator mit Sitz in Nashville, Tennessee.

Mit einem Kundenstamm, der sich über mehrere Branchen erstreckt und verschiedene technische Kompetenzniveaus umfasst, muss Automation NTH auf die unterschiedlichsten Herausforderungen vorbereitet sein. Kunden möchten vielleicht die Montage medizinischer Geräte automatisieren, ohne empfindliche Komponenten zu beschädigen, oder die Platzierung verschiedener Teile in einer Automobilbaugruppe zu überprüfen. Unabhängig von der Art der Anwendung ist häufig Bildverarbeitung erforderlich.

„Wir bekommen nicht die einfachen Aufträge“, sagt Keith Johnson, PC Programming Group Manager bei Automation NTH. „Wir haben Kunden, die ihre Automatisierung wirklich auf die nächste Stufe bringen wollen.“ Je nach Kunde und den entsprechenden Bedürfnissen kann diese nächste Stufe innovative Wege zur Steigerung des Durchsatzes, eine höhere Fehlererkennung oder die Trennung zulässiger Anomalien von kritischen Fehlern umfassen.

An dieser Stelle kommt Cognex ins Spiel. Seit Jahren arbeiten die beiden Unternehmen bei der Lösung anspruchsvoller Automatisierungsaufgaben zusammen.

Bei einem kürzlich durchgeführten Projekt im Bereich der Life Sciences benötigte ein Kunde von Automation NTH, der Geräte zur Überwachung des Blutzuckerspiegels herstellt, eine Möglichkeit zur Automatisierung des Einsetzens von dünnen Sensordrähten in eine Baugruppe. Der Draht ist jedoch mit einem empfindlichen Material beschichtet, das für die Funktion des Geräts entscheidend ist.

Um diese Herausforderung zu lösen, entwickelte Automation NTH eine Vorrichtung, die eine Charge von Sensordrähten durch Vibrationen trennt. Bei dieser Technik wird ein einzelner Draht isoliert, woraufhin ein In-Sight Bildverarbeitungssystem von Cognex einen Roboterarm steuert, der den Draht aufnimmt und in die Baugruppe einlegt, ohne das Sensormaterial zu beschädigen.

Automation NTH ist zwar mit regelbasierter Bildverarbeitung und dem Schreiben benutzerdefinierter Programme vertraut, investiert aber verstärkt in Deep-Learning-Technologie.

Deep Learning ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz. Deep Learning verwendet unstrukturierte Daten und trainiert sich selbst, um auf der Grundlage dieser Daten genauere Ergebnisse zu erzielen. Cognex setzte die Technologie ein, um die VisionPro-Deep-Learning-Softwarezu entwickeln, die es Ingenieuren wie Johnson ermöglicht, Modelle zu erstellen, mit denen dann auf der Grundlage von Hunderten oder Tausenden von Bildern subtile, variable Fehler erkannt werden. Die Erfassung von Bildern mit einem Bildverarbeitungssystem und deren Analyse mit VisionPro Deep Learning kann den Durchsatz verbessern, die Ausschussrate senken und die Kosten reduzieren, indem die Fehlererkennung automatisiert wird, selbst wenn zulässige Anomalien und unzulässige Fehler sehr ähnlich aussehen.  

Automation NTH arbeitet seit fast einem Jahrzehnt mit Cognex zusammen und nutzt dieses und andere Tools, um komplexe Prüfungsaufgaben für verschiedene Branchen durchzuführen. 

Deep Learning im Einsatz

Nach einer Schulung mit VisionPro Deep Learning in der Cognex-Zentrale in Natick, Massachusetts, und der Teilnahme an virtuellen Sitzungen lernte Johnson, wie man das KI-gestützte Bildverarbeitungssystem trainiert und testet. Die direkte Unterstützung durch das Cognex-Team und die Gewissheit, dass es „nur einen Anruf entfernt“ ist, war und ist für Johnson ein großer Vorteil.

VisionPro Deep Learning spielte für Johnson und sein Team eine zentrale Rolle bei Problemlösung für eine Vielzahl von Anwendungen. Er beschreibt zum Beispiel ein Projekt, bei dem ein Kunde die Position von Clips am Kipphebel eines Elektromotors (EV)überprüfen wollte. Das Anbringen der Clips war ein manueller Prozess, und Komplikationen wie Öl, Wasser, Farbe und reflektierende Oberflächen behinderten den Überprüfungsprozess. Es gab viele Variationen der Clipposition und viele Fehlermöglichkeiten. Die Lösung musste zukunftssicher sein, da Variablen wie neue Lieferanten oder Teilegeometrien fälschlicherweise für Fehler oder Mängel gehalten werden könnten.

Durch den Einsatz eines In-Sight D900Bildverarbeitungssystems von Cognex mit der VisionPro-Deep-Learning-Software waren Johnson und sein Team in der Lage, die Position der Clips zu erkennen, trotz der die Bilderstellung erschwerenden Variablen wie Öl und Farbe.

„Sie hatten alle möglichen Lösungen ausprobiert“, sagte Johnson. „Aber mit VisionPro Deep Learning war es nur eine Frage des Trainings, einen neuen Satz von Trainingsbildern zu erhalten, und fertig.“

In einem anderen Fall verwendete Automation NTH VisionPro Deep Learning auf einer Sortiermaschine, um für einen Konsumgüterhersteller Teile auf einem Förderband eindeutig zu erkennen. Schmutz und Dreck würden Störungen verursachen, und eine neue Beleuchtung stellte für den Kunden von Automation NTH eine erhebliche Ausgabe dar.

Anstatt eine neue Beleuchtung zu entwickeln und zu implementieren, integrierte Automation NTH VisionPro Deep Learning in die Lösung. Das Ergebnis war eine Genauigkeit von 98,46 % bei der Teileidentifikation, die weit über den Akzeptanzkriterien des Herstellers lag.

Entwicklung von Lösungen für spezielle Kundenanforderungen

Automation NTH schafft zugängliche, anpassungsfähige Lösungen. Kunden müssen in der Lage sein, Systeme selbst zu warten und zu ändern und Änderungen wie neue Lieferanten oder Teilevariationen zu berücksichtigen.

„Der Kunde muss es übernehmen können“, sagte Johnson. Jedes Integrationsprojekt beinhaltet eine Supportphase, in der ein Ingenieur den Kunden in der Lösung schult, damit dieser weiß, worauf er achten muss und wie er die Linie in Betrieb hält. Wenn zum Beispiel Metriken unter eine bestimmte Akzeptanzrate fallen, z. B. 95 %, gibt es in der Regel einen Grund hinter den Kulissen, erklärte Johnson.

Aus- und Weiterbildung sind bereits wesentliche Bestandteile der Kultur von Automation NTH. Alle Praktikanten und Auszubildenden durchlaufen die NTH University, ein Schulungsprogramm, das ihr Lernen beschleunigt und über den typischen „Lernen durch Osmose“-Ansatz hinausgeht, den neue Ingenieure häufig erleben. Die NTH University verfügt über einen detaillierten Lehrplan mit Kursen, die von der Einführung über die Nutzung von Bedienelementen bis hin zur erweiterten Programmierung mit VisionPro Deep Learning reichen. Automation NTH wurde so versiert in der Programmierung von Bildverarbeitungssystemen der In-Sight Serie, dass ein interner Programmierstandard geschaffen wurde, um die Einheitlichkeit bei der Bearbeitung der Aufträge zu gewährleisten.

Was das Lernen und die Ausbildung bei Cognex angeht, stehen die Türen immer offen.

Die Beziehung zwischen Cognex und Automation NTH geht über die traditionelle Kunden-Lieferanten-Beziehung hinaus, angefangen von einem problemlosen Gedankenaustausch bis hin zur Möglichkeit, Fachwissen zu erfragen, sagte Jeff Buck, Co-President von Automation NTH. Die beiden Unternehmen verbindet eine echte Partnerschaft und sie arbeiteten zusammen, um das beste Tool für den Auftrag zu finden.

„Ich war sehr beeindruckt davon, wie Cognex immer eine noch bessere Lösung anbieten möchte“, sagte Buck. „Sie sind mit dem Status Quo nicht zufrieden und treiben die Technologie weiter voran.“