Smart Camera in einer CNC-Maschine

Passt das zusammen?

Eine Kamera in einer CNC-Maschine? Das mag zunächst etwas seltsam klingen. Wenn Sie an eine CNC-Maschine denken, denken Sie vielleicht zuerst an Schmutz, Staub und viele schnelle Bewegungen. Nicht die beste Umgebung für eine Kamera. Auch nicht die beste Umgebung für die Bildverarbeitung? Genau das wollten wir herausfinden.

Seit ein paar Monaten haben wir bei evopro eine evoVIU in einer unserer CNC-Maschinen. Hier ist unser Warum, Wie und ein Einblick wie das Projekt bisher läuft.

image processing

Warum?

CNC-Maschinen zur Herstellung komplexer Bauteile in Kleinserien sind heute ein großer Vorteil der Fertigung in Deutschland. Allerdings kommt es bei der Bearbeitung häufig zu Fehlern durch eine falsche Bedienung der komplex arbeitenden Maschinen.
Gerade bei kleinen Losgrößen und dem damit verbundenen häufigen Umrüsten besteht ein hohes Kollisionsrisiko, da sich die kollisionsrelevante Geometrie im Maschineninneren und die Werkzeugwege mit jedem Rüstvorgang ändern. Um das Kollisionsrisiko etwas zu minimieren, wird die Maschine oft mit geringen Vorschubgeschwindigkeiten gefahren und die Maschinenbewegungen werden manuell überwacht.
Gemeinsam mit der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg wurde und wird an einem Projekt gearbeitet, dessen Ziel es ist, mit einer intelligenten Kamera im Bearbeitungsraum der CNC-Maschine die Ist-Situation zu erfassen und automatisch im Rahmen einer Kollisionssimulation zu nutzen. Aus dem bisherigen Projekt hat sich ergeben, dass die Endanwender von CNC-Maschinen einen großen Vorteil in der Integration einer solchen Kollisionsüberwachung sehen würden. Dies ist einer der Gründe, warum dieses Projekt weiter in Richtung Umsetzung geht.

Wie?

Der Bildaufnahmeprozess in der CNC-Maschine ist nicht trivial und erfordert robuste Hardware und eine gute Planung im Vorfeld. Es muss eine geeignete Positionierung und Beleuchtung gefunden werden, um Reflexionen und dunkle Schatten zu vermeiden. Außerdem muss das Kamerasystem so positioniert werden, dass eine ausreichende Bildqualität mit tiefem Kontrast und klaren Kanten gewährleistet ist. In den CNC-Maschinenraum werden eine oder mehrere Kameras mit Onboard-Intelligenz integriert. Diese sind für die Bereitstellung optimaler Bilder unter Verwendung von adaptiven HDR- und Multi-Fokus-Methoden verantwortlich. Die intelligente Objekterkennung und Posenschätzung mittels künstlicher neuronaler Netze nutzt diese Bilder, um die Objekte im CNC-Maschinenraum zu identifizieren und zu lokalisieren. Die KI-Modelle werden mit großen Mengen von Trainingsdaten trainiert, die prozedural aus CAD-Modellen generiert werden. Nach der Identifizierung und Rekonstruktion der Position aller Objekte im CNC-Maschinenraum wird ein dreidimensionales digitales Modell erstellt, das für eine Kollisionssimulation auf der Grundlage der tatsächlichen Situation verwendet werden kann.

 

Das Projekt hat gerade erst begonnen und läuft noch 2 Jahre, aber wir sind schon sehr gespannt auf die Ergebnisse. Wer weiß, vielleicht werden smart cameras schon bald ein fester Bestandteil von CNC-Maschinen sein.

 

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