Was ist visuelle Inspektion?

Die Prüfung von Geräten, Produkten und Materialien mit dem menschlichen Auge ist die älteste und einfachste Form der visuellen Inspektion. Sie wird auch heute noch in der Fertigung, der Energiewirtschaft und im medizinischen Bereich eingesetzt, da sie sich zur Erkennung von Oberflächenfehlern eignet.

In der vordigitalen Ära wurden Inspektoren darin geschult, Mängel zu erkennen, manchmal mit bloßem Auge und in anderen Fällen mit einfachsten Werkzeugen wie Lampen und Lupen. Mit der Weiterentwicklung von tragbaren, hochwertigen Kameras und Drohnen hat die visuelle Inspektion eine neue Stufe erreicht.

Heutzutage sammeln Unternehmen digitale Bilder und Videos von Maschinen, hergestellten Produkten und anderen Aspekten physischer Vorgänge, um visuelle Inspektionen durchzuführen. Inspektionen mit Video- und Bildmaterial können in Echtzeit von einem entfernten Standort aus durchgeführt oder später überprüft werden, sobald die Kamera mit dem Bildmaterial abgerufen wurde.

Software, die künstliche Intelligenz (KI) nutzt, wird heute auch für die Automatisierung der visuellen Inspektion eingesetzt. Indem man einem Computer „beibringt“, Bilder zu lesen und zu bestimmen, wann sie akzeptablen Standards entsprechen, können Unternehmen den visuellen Inspektionsprozess automatisieren, was Zeit spart und manchmal auch die Genauigkeit verbessert. Dies reicht von der Identifizierung von Korrosion an den Spitzen von Windturbinen bis hin zur Identifizierung fehlerhafter Steckverbinder in der Produktelektronik.

Ein Beispiel für die Integration von KI in visuelle Inspektionssysteme findet sich in der Automobilindustrie. Die Automobilhersteller von heute nutzen Bilder und Deep Learning, um Fehler schnell und konsistent früher im Produktionsprozess zu erkennen.

Mit dieser Technologie, die auch als intelligente visuelle Inspektionen bezeichnet wird, können Unternehmen Inspektionen in einer Vielzahl von Umgebungen schneller, genauer und kostengünstiger durchführen. Durch den Einsatz von Maschinen zur Durchführung visueller Prüfungen können Unternehmen Menschen aus Gefahrenbereichen und engen Räumen, wie z. B. Lagertanks, fernhalten und so die Sicherheit der Mitarbeiter schützen, ohne auf die Vorteile der visuellen Inspektion verzichten zu müssen.

Die visuelle Inspektion ist eine Form der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP). Zerstörungsfreie Prüfverfahren ermöglichen es Prüfern, ein System oder eine Komponente zu bewerten, ohne diese dauerhaft zu verändern.  Neben visuellen Inspektionen umfasst die zerstörungsfreie Prüfung auch Prüfverfahren wie Emissions-, Durchstrahlungs-, Röntgen- und Infrarotprüfungen sowie Ultraschallprüfungen.

ZfP ist ein Begriff, der häufig in der Fertigung oder in Industriebetrieben verwendet wird, kann aber auch auf mehrere andere Branchen angewendet werden. Zum Beispiel wäre eine Röntgenaufnahme, um zu beurteilen, ob eine Person einen Knochenbruch hat, oder ein Korrekturleser, der ein Dokument überprüft und Fehler anzeigt, die überarbeitet werden müssen, ebenfalls Arten der zerstörungsfreien Prüfung.

Da bei visuellen Inspektionen nur die Oberfläche betrachtet wird, werden sie häufig zusammen mit anderen Testmethoden eingesetzt.

Jede Branche und jedes Unternehmen hat ihr eigenes Verfahren zur Durchführung visueller Inspektionen. Dennoch gibt es Gemeinsamkeiten bei den Inspektionsabläufen, die häufig bei visuellen Inspektionsprozessen zu finden sind. Dazu gehören:

• Identifizierung aller Geräte, Materialien, Produkte und Infrastrukturen, die überprüft werden müssen.
• Festlegung, welche Bedingungen eine Inspektion auslösen sollen.
• Erstellen klarer Richtlinien, was einen Fehler ausmacht.
• Festlegen, wie oft diese Inspektionen durchgeführt werden sollten.
• Schaffung einer Möglichkeit zur Meldung, Dokumentation und Behebung von Mängeln und Ausfallzeiten, sobald diese erkannt werden.
• Integration visueller Inspektionen in Wartungschecklisten.

Sobald ein Prozess etabliert ist, können Unternehmen verschiedene Methoden zur Durchführung visueller Inspektionen anwenden, darunter:

• Zufälliges Sampling. Qualitätsprüfungen werden an zufällig ausgewählten Produkten oder physischen Assets durchgeführt. In der Fertigung werden Produkte oft direkt an der Produktionslinie auf offensichtliche optische Mängel überprüft. 
• Vollständige manuelle Probenahme. Alle Produkte werden manuell von einer für die Fehlererkennung geschulten Person geprüft. Dies kann eine körperlich anstrengende Tätigkeit mit sich wiederholenden Handlungen sein, die von Sicherheitsrichtlinien, ergonomischer Ausrüstung und geeigneten Werkzeugen begleitet werden sollte.
• Fernsichtkontrolle (FSK). Mit Hilfe von ferngesteuerten Kameras, Edge-Technologie und Drohnen können Unternehmen ihre Ausrüstung sicher aus der Ferne überwachen. Diese Inspektionslösung kann in Echtzeit durchgeführt werden. In abgelegenen Gebieten, in denen die Konnektivität ein Problem darstellen könnte, können die Inspektionen durchgeführt werden, indem die Bilder abgerufen und später analysiert werden.
• Automatisierte visuelle Inspektion. Produkte werden in Echtzeit mithilfe von Kameras, Bildverarbeitungsmethoden und Algorithmen für maschinelles Lernen geprüft. Im Gegensatz zu FSK, bei dem Teams Inspektionsgeräte ins Feld bringen, werden automatisierte virtuelle Inspektionen in der Regel vor Ort an einem Standort durchgeführt.

Die visuelle Inspektion wird seit vielen Jahren eingesetzt, um Qualität und Sicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus bietet es auch diese Vorteile:

• Einsparungen: Durch die frühzeitige Erkennung von Mängeln können Unternehmen die Kosten für die Verschrottung fehlerhafter Produkte senken oder reparaturbedürftige Assets schneller identifizieren.
• Sicherheit: FSK ermöglicht es Unternehmen, visuelle Inspektionen sicherer denn je durchzuführen, indem es ihnen hilft, Mängel in möglicherweise gefährlichen Umgebungen zu erkennen.
• Optimierung: Visuelle Inspektionen sind eine schnelle, kostengünstige und unkomplizierte Möglichkeit, die Qualität zu beurteilen. Durch den Einsatz automatisierter visueller Inspektionen können Unternehmen den Inspektionsprozess weiter optimieren, indem sie die benötigte manuelle Arbeitszeit reduzieren.
• Schnelligkeit: Bei der automatischen visuellen Inspektion werden die Inspektionen schneller durchgeführt als mit menschlichen Arbeitskräften und können jederzeit rund um die Uhr erfolgen.
• Präzision: Automatisierte visuelle Inspektionen können genauer sein als Inspektionen mit dem menschlichen Auge, da sie leichte Mängel erkennen können, die nicht wahrnehmbar oder leicht zu übersehen sind.

Wenn Qualitätssicherung und Sicherheit an erster Stelle stehen, wird eine visuelle Inspektion durchgeführt, die auch in folgenden Fällen erforderlich sein kann:

• Fertigung: Ob bei der Herstellung von Autos, Pharmazeutika oder Halbleitern – die visuelle Inspektion identifiziert montagebedingte und kosmetische Mängel in der Fertigung.
• Gesundheitswesen: Von der Herstellung medizinischer Geräte bis hin zur Überprüfung von Geräten vor einer Operation sind visuelle Inspektionen für die Gesundheit und Sicherheit der Patienten von entscheidender Bedeutung.
• Energie: Visuelle Inspektionen verbessern die Sicherheit von Geräten in vielen verschiedenen Bereichen der Energieindustrie, vom Bergbau über die Brennstoffgewinnung bis hin zur Stromerzeugung.
• Zivile Infrastruktur: Die Inspektion von Straßen, Brücken und Tunneln auf potenzielle Probleme ist für die öffentliche Sicherheit unerlässlich, kann Monate dauern und erfordert die Beachtung kleinster Details.

Bis vor kurzem war die visuelle Inspektion ein Prozess, der sich schwer automatisieren ließ. Computer konnten noch nicht mit dem bloßen Auge mithalten. Doch die neuesten Fortschritte bei den KI-Fähigkeiten haben die automatisierten visuellen Inspektionsfunktionen effizienter und genauer gemacht.

Eine große Hürde, die die Ingenieure überwinden mussten, war die Unfähigkeit eines Computers, den Inhalt eines Bildes zu verarbeiten. Computer Vision half bei der Lösung dieses Problems. Dieser Prozess ermöglicht es Computern, aussagekräftige Informationen aus digitalen Bildern, Videos und anderen visuellen Eingaben abzuleiten. Computer können nicht nur Bilder verarbeiten, sondern auch Dateneinblicke generieren, die für Korrekturmaßnahmen oder Empfehlungen genutzt werden können. 

Hier sind einige Funktionen, die Computer Vision bietet:

• Bilderkennung: Dadurch können Computer Kontext und Bedeutung aus einem Bild ziehen, einschließlich der Identifizierung von Objekten, Orten, Personen und Handschriften.
• Objekterkennung: Diese Technik identifiziert und lokalisiert Objekte in einem Bild oder Video, indem sie Grenzen um die Objekte herum zieht, was eine genauere Betrachtung im Kontext des Objekts ermöglicht.
• Remote-Überwachung: Ähnlich wie bei der visuellen Remote-Inspektion wird bei der Remote-Überwachung ein Objekt anhand eines Bildes oder Videos überprüft und inspiziert, entweder von einem Menschen oder mithilfe einer KI-gestützten Technologie.
• Vorausschauendes Asset-Management: Unternehmen können Daten von Maschinen und Assets nutzen, um den Gesamtzustand des Assets in Bezug auf seinen Lebenszyklus zu verstehen, und diese Daten dann nutzen, um vorherzusagen, wann ein Ausfall auftreten könnte.
• Warnungen für die Sicherheit der Arbeiter: Wenn in einem geschlossenen Raum oder einem anderen kontrollierten Bereich eine unsichere Situation festgestellt wird, können die Systeme die Mitarbeiter vor potenziellen Risiken warnen.