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Thomas Wiener
Martin Dix (Hrsg.)
Optische Inline-Überwachung umgeformter Blechteile mittels robuster Anomaliedetektion
DIN A5, 191 Seiten, Paperback
ISBN: 9783957351821
Verlag Wissenschaftliche Scripten
In dieser Arbeit werden Methoden für die Inline-Überwachung umgeformter Blechteile mittels 2D-Bildverarbeitung entwickelt und deren Sensitivität hinsichtlich der Erkennung von Bauteilfehlern sowie deren Robustheit gegenüber den im Presswerk vorherrschenden lage-, umgebungs- und prozessbedingten Störeinflüssen untersucht. Um ein breites Spektrum möglicher Störeinflüsse abdecken zu können, wird ein repräsentativer Bauteiltyp ausgewählt. Dabei handelt es sich um ein PKW-Türinnenblech. Zur flächendeckenden Erfassung des ausgewählten Bauteiltyps wird ein Versuchsstand in Form eines über dem Auslaufband befindlichen Mehrkamerasystems in eine Pressenstraße integriert. Unter Berücksichtigung von Störeinflüssen werden die Methoden der nachbarschafts- und intensitätsbasierten Detektion systematisch erarbeitet. Beide Methoden basieren auf dem Prinzip der Anomaliedetektion, um die Erkennung neu auftretender Fehlervarianten zu ermöglichen. Als Datenbasis für die Evaluierung der Methoden dienen die mittels Versuchsstand aufgezeichneten Bilder von Bauteilen des ausgewählten Typs aus verschiedenen Produktionschargen.
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Verfolgter Lösungsansatz und Eingrenzung der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen und Stand der Technik
2.1 Grundlagen zur Klassifizierung von Qualitätsfehlern
2.2 Grundlagen zu Anforderungen an Inline-Überwachungssysteme
2.3 Bestehende Verfahren zur optischen Überwachung mittels 3D-Formerfassung
2.3.1 Lichtschnittverfahren
2.3.2 Streifenprojektion und andere Methoden der strukturierten Beleuchtung
2.4 Grundlagen zur optischen Überwachung mittels 2D-Bildverarbeitung
2.4.1 Rechnergestützte Repräsentation von Bildern
2.4.2 Geometrische Transformationen von Bildern und Bildähnlichkeit
2.4.3 Bildakquisition und Beschreibung von Kameras
2.4.4 Beleuchtungsanordnungen
2.4.5 Zusammenspiel von Beleuchtung und Bildverarbeitung
2.5 Bestehende Verfahren zur optischen Überwachung mittels 2D-Bildverarbeitung
2.5.1 Systeme mit bewegter Kamera
2.5.2 Systeme mit stationären Kameras
2.5.3 Lösungsansätze für verwandte Einstellungen
2.6 Bestehende Verfahren zur Inline-Überwachung basierend auf weiteren Prinzipien
2.7 Fazit
3 Zielstellung
4 Anforderungsanalyse und Konzeptentwicklung
4.1 Testumgebung und Bauteilauswahl
4.2 Anforderungsanalyse
4.2.1 Sensitivität der Detektion von Bauteilfehlern
4.2.2 Robustheit der Inline-Überwachung
4.2.3 Inline-Fähigkeit, Skalierbarkeit und Transparenz
4.3 Versuchsstand
4.4 Aufbau der Datenbasis
4.5 Konzept für die Inline-Überwachung
4.6 Zusammenfassung
5 Methoden zur Vorverarbeitung
5.1 Kompensation von Lageabweichungen
5.1.1 Definition Lagevariation und -abweichung
5.1.2 Bildverarbeitungstechnische Repräsentation der Soll-Lage
5.1.3 Vorüberlegungen zur Lagekompensation
5.1.4 Eignung von Bildregistrierungsverfahren
5.1.5 Evaluierung und Optimierung
5.2 Vordergrund-/Hintergrundtrennung
5.2.1 Herausforderungen bei der V/H-Trennung
5.2.2 Lösungsansatz für die V/H-Trennung
5.2.3 Evaluierung der eingeschränkten V/H-Trennung
5.2.4 Vollständige V/H-Trennung
5.3 Zusammenfassung
6 Fehlererkennung mittels Anomaliedetektion
6.1 Lernprinzip und Umsetzung als Online-Algorithmus
6.2 Intensitätsbasierte Detektion
6.2.1 Verfahrensbeschreibung
6.2.2 Analyse des Verfahrens
6.3 Nachbarschaftsbasierte Detektion
6.3.1 Verfahrensbeschreibung
6.3.2 Analyse des Verfahrens
6.4 Zusammenfassung
7 Evaluierung und Optimierung
7.1 Versuchsvorbereitung
7.2 Optimierung von Parametern
7.3 Statistische Auswertung
7.4 Ergebnisse und Schlussfolgerungen
8 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
Anhang
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