Einblick in die industrielle Bildverarbeitung in Südkorea
Keunho Jeong, R&D Teamleiter bei MVTecs langjährigem Partnerunternehmen Teknix Co., Ltd. aus Seoul, Südkorea, beschreibt den Stand der industriellen Bildverarbeitung und deren Einfluss auf die aktuelle Industrielandschaft in Südkorea.
Die COVID-19 Pandemie ist noch nicht vorbei, hat aber bereits jetzt unser Lebensumfeld radikal verändert. Die Auswirkungen von COVID-19 in Korea begannen ab 2020. Infolgedessen ist die Wirtschaft stark geschrumpft und es kam zu großen Umbrüchen im industriellen Bereich. Beispielhaft seien hier die Gastronomie und die Reisebranche genannt. Wirtschaftlicher Profiteur von COVID-19 ist hingegen die Logistikbranche. Der Grund: Bestellungen über das Internet nahmen sehr stark zu. Ein Beispiel sind Lieferdienste für Speisen und Lebensmittel: Während das Gaststättengewerbe schrumpfte, nahmen die Lieferdienste deutlich zu.
Ebenso konnten wir eine weitere interessante Entwicklung beobachten: Von 2020 bis zur ersten Hälfte des Jahres 2022 mussten Büroangestellte im Homeoffice arbeiten und Studenten per Fernunterricht zu Hause lernen. In der Zwischenzeit stieg der Verkauf von Haushaltsgeräten (Laptops, PCs, Fernsehern usw.), und aufgrund umweltfreundlicher Maßnahmen haben erhöhte Subventionen zu einem Anstieg der Nachfrage nach Elektrofahrzeugen geführt.
Machine Vision in der Verpackungsindustrie
Lassen Sie uns ein Beispiel für die industrielle Bildverarbeitung genauer untersuchen. Die Industrie für verpackte, verzehrfertige Lebensmittel expandiert. Dadurch steigt natürlich auch die Nachfrage nach Lösungen zur Verpackungsprüfung mittels industrieller Bildverarbeitung. Und hier kamen wir bei einem Kunden mit folgender Anwendung ins Spiel:
Viele Produkte enthalten Plastik und Plastikverpackungen. Wenn diese Produkte nicht richtig verpackt sind, können die Lebensmittel verderben. Es ist aber tatsächlich recht kompliziert, Verpackungen mit industrieller Bildverarbeitung zu prüfen. Bei der 2D-Prüfung beispielsweise ist es nicht einfach, weil es für jedes Produkt verschiedene Aufdrucke gibt. Bei der 3D-Prüfung gibt es aufgrund der nicht ebenen Eigenschaften von Kunststoff viele Stördaten. Außerdem ist die Produktionsgeschwindigkeit langsamer als bei der 2D-Bildprüfung. Wir haben daher 2D-Bilder mit einem Linienlaser aufgenommen. Anhand des auf diese Weise gewonnenen 2D-Bildes der Laserlinie führten wir eine Fehlerprüfung mit Deep Learning durch. Dadurch konnte die bisherige Fehlererkennungsrate erheblich verbessert werden.
Industrielle Bildverarbeitung von großer Bedeutung für die Halbleiter- und Batterieproduktion
Auf dem koreanischen Markt ist die Bildverarbeitungsindustrie stark in das Halbleiter- und Displaygeschäft integriert. Deshalb stiegen bis zuletzt die Investitionsvorhaben in der Halbleiterindustrie. Bislang war die Display-Industriefertigung eine wichtige Säule in Korea. Doch dieser Industriezweig wandert derzeit in den chinesischen Markt ab. Dadurch sind die Investitionen in der Display-Industrie deutlich zurückgegangen. Die Hersteller von Bildverarbeitungsprüfgeräten in der Display-Industrie, die ihre Anlagen nicht ausbauen konnten, standen vor einer schwierigen Situation. Also versuchten sie, ein neues Geschäftsfeld zu erschließen. Fündig wurden sie in der Batterieproduktion für die E-Mobilität. Denn Displays und Sekundärbatterien, der Fachbegriff für Akkus, haben nämlich sehr ähnliche Herstellungsprozesse. Daher war es für Display-Hersteller viel einfacher als für andere Ausrüstungsunternehmen, in den Markt für Sekundärbatterieprüfgeräte einzutreten, wo die Nachfrage stark zunimmt.
Die kritischen Aspekte bei der Inspektion von Halbleitern und Sekundärbatterien sind vor allem die Geschwindigkeit und die Genauigkeit der Fehlererkennung.
Es gibt viele Bildverarbeitungssysteme, die hier unterstützen können. MVTec HALCON erwies sich dafür jedoch als optimal und zeigte eine höhere Leistung bei größeren Bildauflösungen. Unter den Datenstrukturen von HALCON gibt es die Typen ‚Region‘ und ‚XLD‘. „Region“ hat Geschwindigkeitsvorteile, „XLD“ hat als Sub-Pixel-Konzept Vorteile in Bezug auf die Genauigkeit. Durch die Kombination der beiden Typen ist es möglich, Fremdkörper genau zu erkennen und Objekte mit hoher Geschwindigkeit zu inspizieren. Was den funktionalen Teil betrifft, so verfügt HALCON beispielsweise über eine Technologie namens photometrisches Stereo. Diese ermöglicht die Datenextraktion von geprägten oder eingravierten Daten ohne Verwendung einer 3D-Kamera, sondern durch die Kombination von 2D-Bildern, die durch die Verwendung von drei oder mehr Beleuchtungen an verschiedenen Orten aufgenommen wurden.
Dieses Vorgehen eignet sich für die Inspektion von Beulen oder Dellen, da in 2D-Bildern verschiedene Muster abgebildet sind. Bei Halbleitern und Sekundärbatterien wird diese Technologie häufig ohne 3D-Kameras für die Oberflächenprüfung von Chips und Sekundärbatterien eingesetzt. Sie wird auch für das Lesen von Kreditkarten mittels OCR verwendet. Die zahlreichen Funktionen, die MVTec HALCON bietet, sind nicht auf eine bestimmte Anwendung festgelegt. Je nachdem, wo man diese Funktionen einsetzt und wie man sie mit verschiedenen Ideen kombiniert, können die Ergebnisse jenseits der eigenen Vorstellungskraft liegen.
Immer ein Auge auf neue Branchentrends haben
In der Vergangenheit waren Halbleiter und Displays die Hauptpfeiler des koreanischen Bildverarbeitungsmarktes. Der Fokus der Bildverarbeitungsbranche hat sich, wie dargelegt, auf den Markt für Elektrofahrzeuge (Sekundärbatterien, Kameramodule, usw.) und Logistik ausgeweitet. Wir müssen uns immer die Tatsache vor Augen halten, dass das Geschäft in einem bestimmten Bereich schwierig werden kann und wir neue Geschäftsfelder finden müssen. Darüber hinaus ist es sehr wichtig, die Branchentrends auf der ganzen Welt zu verstehen. Wir haben erkannt, dass der Bereich der Sekundärbatterien zusammen mit den Elektrofahrzeugen seit 2018 allmählich voranschreitet, und wir bereiten uns vor, indem wir Unternehmen recherchieren, die mit dem Bereich der Sekundärbatterien zu tun haben. Im Jahr 2023 ist es unser Ziel, den neuen Trend in seiner Gänze zu verstehen und uns weiterhin im Voraus auf den neuen Markt vorzubereiten. Heute ist die Automatisierungsindustrie ein Trend, dem wir uns nicht entziehen können. Vision-Sensoren, einschließlich intelligenter Kameras und Roboter sind hier unverzichtbar. Darüber hinaus rechnen wir damit, dass die Ära, in der es in jedem Haushalt mindestens einen Roboter gibt, in Korea keine ferne Vision mehr ist.
Die Bildverarbeitungssoftware von MVTec enthält bereits Technologien für den Einstieg in die Robotik und den Embedded-Markt. Genannt seien hier beispielsweise die Hand-Auge-Kalibrierung, die eng mit Robotern verbunden ist, verschiedene 2D/3D Abgleichtechniken, die 3D-Verarbeitung, Deep-Learning-Technologien und weitere.
Wenn wir den Trend der Zeit verstehen, immer darüber nachdenken, wie wir die verfügbaren Bildverarbeitungstechnologien nutzen können und entsprechend reagieren, werden wir in der Lage sein, neue Märkte vor allen anderen zu dominieren.