KI-Bildverarbeitung Wenn Glanz die Sicht versperrt

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KI und hochauflösende Kameratechnik erkennt selbst kleinste Oberflächenfehler und verkürzte beim Anwender EVVA die Qualitätsprüfung von über 30 auf unter fünf Sekunden.

Bei EVVA, einem Anbieter von mechanischen und elektronischen Schließsystemen, 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 Millimeter sowie Galvanisierungsfehler – Mängel, die mit bloßem Auge oft kaum erkennbar sind.

Die Ausgangslage: Anspruchsvolle Oberflächen, hohe Anforderungen

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 Millimeter 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 Millimeter 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“, erklärt Edwin Schweiger, Co-Founder und COO bei Danube Dymamics.

Kleinste Defekte im Nachgang erkennen

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.

Digitale Qualitätskontrolle

KI-gestützte Bildverarbeitung: Lückenlos unter Kontrolle

Sicherheitsrelevante Bauteile reproduzierbar prüfen

Die Anforderungen an automatisierte Qualitätskontrolle steigen. Zugleich wächst das Bewusstsein dafür, was mit abgestimmter Bildaufnahme und KI‑basierter Auswertung möglich ist. Während Standardanwendungen 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.

Silke von Gemmingen ist Communications Specialist – Corporate & Product bei der IDS Imaging Development Systems GmbH.