Bildverarbeitung im Einsatz -  Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

Industrielle Bildverarbeitung

in der Praxis

Kundenreferenzen und Anwendungsbeispiele

Automatische Marmorveredelung

Mit einer weltweit einmaligen Sondermaschine ermöglicht die thüringische Böhm AG erstmals eine vollautomatische Veredelung von Marmor. In der innovativen Anlage ist Bildverarbeitung von STEMMER IMAGING ein wesentlicher Garant für die zuverlässige Entfernung wertmindernder Strukturen im Gestein.

Marmor zählt zu den dekorativsten Baustoffen der Welt und wird beispielsweise in Hotels, Flughäfen oder hochwertigen Wohngebäuden als edle Ausstattung sehr geschätzt. Keine Marmorplatte ist identisch zu einer anderen, da Einschlüsse, Risse oder so genannte Venen das Aussehen des natürlich entstandenen Gesteins prägen und stets ein individuelles Bild ergeben. Je nach Anzahl und Ausprägung solcher Fehlstellen wird Marmor in drei Güteklassen eingeteilt, die am Markt unterschiedliche Preise erzielen.

Für besonders dekorative Bauten gelten spezielle Anforderungen. So sollen die Marmorplatten dafür farblich möglichst einheitlich sein und keine Verunreinigungen aufweisen. Wie nahe das Gestein den Idealvorstellungen kommt, zeigt sich jedoch erst, wenn die im Steinbruch abgebauten großen Quader in Scheiben gesägt werden.

Farblich sind sich Platten aus einem Quader meist recht ähnlich. Venen, die sich während der Entstehung aus Ablagerungen bilden, können das Erscheinungsbild jedoch durch ihre teilweise stark abweichenden Farben erheblich trüben und den Wert einzelner Marmorplatten dadurch deutlich senken.

32 Meter bis zum perfekten Marmor

Mit der im Herbst 2019 vorgestellten BMM (Böhm Marmor Maschine) hat die Böhm AG mit Sitz im thüringischen Zella-Mehlis eine Lösung entwickelt, die erstmals eine vollautomatische Veredelung von Marmor ermöglicht.

 
Die BMM ist eine modular aufgebaute Anlage, mit der sich störende Venen in Marmorplatten vollautomatisiert identifizieren, eliminieren und perfekt retuschieren lassen.
Felix Hellmuth, geschäftsführender Gesellschafter und Vorstand der Böhm AG

Die Anlage wird in zwei Größen angeboten, um die beiden weltweit etablierten Standardgrößen von Marmor-Rohmaterial bearbeiten zu können: Für die Herstellung von Fliesen wird Marmor auf eine Größe von 120 x 120 cm mit einer Dicke von 1 bis 3 Zentimetern zugeschnitten, als Basis für sonstige Marmorerzeugnisse dienen Scheiben mit Abmessungen von 325 x 185 cm und 2 bis 3 Zentimetern Dicke.

14 bzw. 32 Meter lang sind die beiden BMM-Varianten, auf denen diese beiden Plattengrößen nachbearbeitet werden. Abhängig vom Perfektionsgrad veredelt die größere Version in 12 Stunden bis zu 1000 m² Natursteinoberfläche, bei der kleineren Variante sind in 12 Stunden bis zu 400 m² möglich.

Damit übertreffen beide Anlagen die Geschwindigkeit, aber auch die Präzision konventioneller Marmorveredler signifikant.

Der Prozess ist für beide Größen gleich und umfasst insgesamt sechs Schritte. Nach dem Einlegen der Marmorplatten werden diese im ersten Modul von einem hochgenauen, selbstlernenden Bildverarbeitungssystem gescannt. Auf Basis der Ergebnisse dieser Bildaufnahme und der anschließenden Bildauswertung wird im zweiten Modul ein Laser über ein CNC-Programm angesteuert, der die erkannten wertmindernden Strukturen verdampft. Es folgt eine gründliche Reinigung im dritten Modul, bevor ein Hochleistungsdrucker im vierten Arbeitsschritt die gelaserten Stellen retuschiert.

Er verwendet dabei individuell angepasste Farbmischungen aus sechs Basisfarben, um den Farbton des aktuell bearbeiteten Marmors sowie die Maserungen in der direkten Nachbarschaft der verdampften Stellen nachzubilden.

„Nach der vollautomatischen Verfüllung mit transparentem Versiegelungsmaterial und einem abschließenden Schleif- und Politurprozess an den behandelten Oberflächen erkennen selbst erfahrene Experten keinen Unterschied mehr zwischen dem natürlichen Gestein und der künstlichen Restrukturierung, betont Hellmuth.

Bildverarbeitungsmodul ist entscheidend

Die Ergebnisse des eingesetzten Bildverarbeitungsmoduls am Anfang der Anlage stellen die Grundlage für alle nachfolgenden Bearbeitungsschritte an der BMM dar. Eine exakte Positionsermittlung der Fehlstellen ist dabei Voraussetzung für die anschließende Laserbehandlung, mit der nur die tatsächlich wertmindernden Strukturen beseitigt werden sollen.

Um einen möglichst geringen optischen Unterschied zwischen den laserbehandelten und den naturbelassenen Stellen zu erreichen, muss die aufgetragene Farbmischung so genau wie möglich den Farben in der unmittelbaren Umgebung der gelaserten Strukturen entsprechen. Dabei ist es wichtig, dass quer zu einer ausgebesserten Stelle verlaufende Strukturen und Maserungen nach dem Retuschieren wieder ohne Unterbrechung erkennbar sind.

Auch hier entscheidet daher die Güte der Bildverarbeitung in Bezug auf die erkannten Farben und Strukturverläufe über die spätere Qualität des Ergebnisses. Die Versiegelung und Politur der Marmorplatten am Ende des Prozesses basiert ebenfalls auf den im ersten Modul erkannten Positionsdaten der Fehlstellen.

Felix Hellmuth, geschäftsführender Gesellschafter und Vorstand der Böhm AG

 
Aufgrund der wesentlichen Bedeutung der Bildverarbeitung für die Qualität der Gesamtanlage haben wir nach einem leistungsfähigen Partner in diesem Bereich gesucht und mit STEMMER IMAGING auch gefunden.

„Die dortigen Experten haben uns bei den umfangreichen Tests während der Evaluierungsphase der Bildverarbeitungslösung im hauseigenen Labor viel Zeit gespart und eine Empfehlung für die erforderlichen Komponenten zusammengestellt, die sich als optimal erwiesen hat. Zudem konnten wir bei den anschließenden Tests und der Entwicklungsunterstützung sehr von den Erfahrungen des Supports von STEMMER IMAGING profitieren.“

Basis des final realisierten Bildaufnahmemoduls sind zwei trilineare RGB-Line Scan Bars von Mitsubishi Electric mit 600 bzw. 900 mm Breite und integrierter Beleuchtung.

Die akquirierten Bilddaten werden über einen Xtium CameraLink-Frame Grabber von Teledyne DALSA an einen individuell zusammengestellten PC weitergegeben, auf dem die Teilbilder der beiden Line Scan Bars mit Hilfe der Bildverarbeitungsbibliothek Common Vision Blox (CVB) von STEMMER IMAGING zusammengesetzt und ausgewertet werden.

Diese Lösung eignet sich optimal, um alle Einschlüsse, Venen oder Risse in den Marmorplatten mit einer Genauigkeit von 40 µm zu erkennen sowie die Farben und Strukturen in der unmittelbaren Umgebung der auszubessernden Stellen zu analysieren“, unterstreicht Hellmuth.

Der Böhm-Geschäftsführer hebt die Bedeutung der eingesetzten Bildverarbeitungssoftware hervor: Diese Software ist selbstlernend, um die Qualität der Bilderkennung und -auswertung ständig weiter zu verbessern. In ihre Programmierung haben wir großen Aufwand gesteckt, aber die Ergebnisse sind sehr überzeugend und die Mühe hat sich gelohnt.“

Zum Antrainieren einer neuen Marmorsorte sind etwa 200 bis 300 Bilder erforderlich, auf deren Basis die KI-gestützte Software später automatisch Vorschläge für die Bearbeitung der Platten erstellt. Durch manuelle Anpassungen dieser Vorschläge lernt die Software im Betrieb weiter und ermöglicht so eine laufende Verbesserung der Prozesse sowie eine Adaptierung an den individuellen Geschmack des Anwenders oder Kunden.

Weltweit einzigartige Lösung

Die BMM ist weltweit einzigartig und ermöglicht Marmorveredlern erheblich wirtschaftlichere Prozesse als die derzeit oft noch anzutreffende manuelle Ausbesserung qualitativ schlechter Marmorplatten, betont Hellmuth: „Diese Anlage ist komplett automatisiert und kann im 24/7-Betrieb gefahren werden. Damit können Steinbruchbetreiber ihre Leistungen nun auch um das Schneiden und Veredeln ergänzen und ihre Wertschöpfung ausweiten.“

Als weitere Möglichkeiten nennt der Böhm-Geschäftsführer den Eindruck von künstlichen Elementen wie nachgebildeten Versteinerungen, vergoldeten Inlays, beliebigen Bildern oder auch Firmenlogos, was vor allem von Hotels sehr häufig gewünscht wird.

Darüber hinaus hat Hellmuth jedoch noch weitere Ideen, wie BMM-Anlagen in Zukunft genutzt werden könnten: “Neben Marmor können wir theoretisch auch andere Materialien wie beispielsweise Kunststeine, Quarze, Beton oder Holz nach einem ähnlichen Konzept bearbeiten.“

Hellmuth kann sich auch vorstellen, das Bildverarbeitungsmodul einzeln anzubieten, um z.B. eine Dickenkontrolle von plattenförmigen Materialien zu ermöglichen. „Die Bildverarbeitungslösung von STEMMER IMAGING hat sich in unserer BMM als sehr zuverlässig und leistungsfähig erwiesen. Sie ist dabei so flexibel, um auch für andere Randbedingungen und Materialien eingesetzt zu werden.“

Ihr Kontakt bei STEMMER IMAGING

Sie haben Fragen zu dieser spannenden Lösung? Dann wenden Sie sich an unseren vertrieblichen Ansprechpartner
Jörg Schmitz.

+49 89 80902-237
j.schmitz@stemmer-imaging.com