Event Capture Systems (ECS) ist ein US-amerikanisches Unternehmen, das Produzenten kamerabasierte Inspektionssysteme zur Qualitätssicherung bietet – mit dem Ziel, Prozesse zu beschleunigen und gleichzeitig Ausschuss und Ausfallzeiten zu reduzieren. ECS setzt mit Unterstützung des Bildverarbeitungs-Anbieters Baumer und dessen ‚AX Smart Cameras‘ auf Künstliche Intelligenz. Dazu implementiert ECS die unternehmenseigene KI-Softwarelösung in die Kameras von Baumer, um damit Prozesse in der Papierherstellung zu überwachen, einer der Fokusindustrien des Unternehmens. In der Papierindustrie, wo Hackschnitzel zu großen Papierrollen verarbeitet werden, ist die Qualitätsinspektion eine anspruchsvolle Aufgabe.

Bei der Einführung der KI-gestützten Inspektion sah sich ECS mit zwei Herausforderungen konfrontiert: Zunächst mussten die Prozesse bestimmt werden, die am meisten von KI profitieren würden, um maßgeschneiderte Software und unterstützende KI-Modelle zu entwickeln. Des Weiteren benötigte ECS aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen und der kostspieligen Ausfallzeiten in der Papierherstellung eine solide Hardware für den Betrieb der Software.

Rohstoffe und Prozessschritte inspizieren

Dank des Komplettpakets aus NVIDIA JetPack und der GenICam konformen Baumer Kamerasoftware, richten Kunden ihre Anwendungen einfach und effizient direkt auf AX Smart Camera ein.

© Baumer

Das Potenzial von KI kommt vor allem in zwei Anwendungsbereichen der Papierherstellung zum Tragen:

• Klassifizierung von Hackschnitzeln: Die Herstellung von Papier beginnt mit Hackschnitzeln als Rohstoff für die Zellstoffproduktion. Die Reinheit dieses Rohstoffes ist für eine hohe Papierqualität unerlässlich; sie ließ sich bisher nur schwer optimal automatisch inspizieren. Die Hackschnitzel werden zu Faserbrei verarbeitet, aus dem später Papier entsteht. Entscheidend für Effizienz im Prozess und für die Einhaltung von Qualitätsstandards der Lieferanten ist es, die Form und Qualität der Fasern zu kennen. Basierend auf dem Inspektionszeitpunkt lässt sich die Rohstoff-Bewertung auf den Lieferanten (extern oder intern) übertragen. Im Werk werden die tatsächlichen Qualitätsparameter der Hackschnitzel mit festgelegten Qualitätsstandards verglichen und Korrekturmaßnahmen definiert, die ein optimales Ergebnis bei der Verarbeitung des Rohstoffs zu Papier ermöglichen.
• Erkennung von Kantenrissen: Eine weitere wichtige Aufgabe für die Smart Cameras ist die Inspektion der verarbeiteten Papierbahnen auf Kantenrisse. Werden schadhafte Kanten nicht schnell erkannt, führt dies zu Ausschuss, reduzierter Produktionsleistung und erhöhten Ausfallzeiten.

Doch wofür ist in dieser Anwendung KI nun konkret nötig? Dazu ist es wichtig, sich anzusehen, wie Qualitätsinspektion in der Papierherstellung ohne KI-gestützte Smart Cameras funktioniert. Erste Lösungen bei ECS für die Inspektionsaufgaben Hackschnitzel und Kantenriss basierten auf konventionellen, passiven Bildverarbeitungskameras. Diese senden Daten an einen Computer – wobei die Kamera wie ein Sensor agiert, der die Daten an die Anwendung auf einem Servercomputer sendet. Diese Lösung funktionierte gut, doch die Installationskosten für die Datenübertragung vom Sensor zum Computer sowie die damit verbundenen Anforderungen erwiesen sich als Hindernis für den Einsatz. So erfordert die Verlegung von Signalkabeln und zusätzlichen Backbone-Kabeln oft erheblichen Planungsaufwand, Zeit und den Einsatz von Projektingenieuren direkt am Standort. Außerdem sind an der Lösung mit konventionellen passiven Kameras drei Komponenten beteiligt, die gewartet werden müssen oder eine Fehlerbehebung erfordern: Der Wartungsingenieur muss sowohl die Kamera als auch den Signal-Backbone als auch den Rechner für die Bildbearbeitung betreuen. Verglichen damit bietet die Edge Computing-Funktion der Smart Cameras ECS folgende Vorteile:

• Die Smart Cameras sind eine Lösung mit ‚out of the box‘ Funktionalität, wodurch Installationskosten und -komplexität minimiert werden.
• Als zentrale Lösung stellen sie verwertbare Daten für die Qualitätskontrolle bereit – im Gegensatz zu einer verteilten Architektur, die langfristig höhere Wartungskosten verursacht (vorausgesetzt, es ist jemand für die Wartung verfügbar).
• Einfache Wartung: Fall der Bildschirm ‚schwarz‘ wird, wird einfach eine neue AX-Kamera mit implementierter Anwendungssoftware installiert.

Ausbaubarer Status quo

Der Autor: Holger Thissen ist PR Manager bei Baumer in Frauenfeld (Schweiz).

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Laut dem ‚United States Census Bureau survey‘ von 2023 nutzen aktuell 3.8 % der US-Unternehmen künstliche Intelligenz zur Herstellung von Waren und Dienstleistungen; der ‚Bitkom survey 2023‘ verweist auf 15 % der deutschen Unternehmen, die KI nutzen.