Success story: HD Vision Systems

„Wir wollen Robotern das Sehen beibringen.“

Mithilfe eines auf Lichtfeldtechnik basierenden 3-D-Scanners könnten Roboter bald besser sehen als Menschen.

Christoph Garbe, Mitbegründer des Heidelberger Start-ups HD Vision Systems, entwickelt mit seinen Kollegen Wolfgang Mischler, Sven Wanner und Benedikt Karolus einen neuartigen 3D-Scanner.  

Ganze Success Story lesen

Kontakt:

HD Vision Systems
Carl-Friedrich-Gauß-Ring 5
69124 Heidelberg
Germany
Tel: +49 6221 6721900
Email: info@hdvisionsystems.com

Porträt HD Vision Systems
Scannen, analysieren und Produktionsabläufe optimieren

In der modernen Automatisierungstechnik sind Robot-Vision-Systeme unerlässlich, um das „Industrial Internet of Things (IIoT)“ Wirklichkeit werden zu lassen. Nur wenn Roboter „sehen“ können, sind sie in der Lage, die Herausforderungen einer sich immer schneller verändernden Welt flexibel und intelligent zu meistern. Das Heidelberger Unternehmen HD Vision Systems GmbH bringt Robotern das Sehen bei.

Kaum eine andere Branche ist so stark automatisiert wie die des Automobilbaus. In langen Fertigungsstraßen liefern, heben und schweißen zahlreiche Roboter unermüdlich Karosseriekomponenten. Diese Form der Produktion in stets gleichen Arbeitsschritten eignet sich hervorragend für einheitliche Erzeugnisse in großer Stückzahl. Die Herausforderungen der Industrie 4.0 bestehen jedoch darin, kleinere Losgrößen individualisierter Fertigung nach exakten Vorgaben herzustellen.

Herausforderungen der Industrie 4.0

Um dies bewerkstelligen zu können, müssen Roboter ihre Umgebung erfassen, Hindernissen ausweichen, bestimmte Objekte erkennen, die richtigen Komponenten auswählen und einsetzen sowie die Qualität des Endproduktes bewerten: Wie lautet die Seriennummer auf einer Plakette? Sind komplexe Bauteile richtig verbaut? Stimmt die Qualität einer Lackierung? Zur Beantwortung dieser Fragen ist die genaue Vermessung von 3D-Informationen mittels einer optischen Sensorik notwendig.

Hier kommt die HD Vision Systems GmbH ins Spiel. „Wir bringen Robotern das Sehen bei. Wir setzen neueste Technologien der Robot-Vision ein, damit Roboter verschiedene Aufgaben in der modernen, industriellen Produktion erledigen können. So optimieren wir alle Arten von Fertigungsprozessen und machen Unternehmen fit für die Industrie 4.0“, fasst Christoph Garbe, Gründer und Geschäftsführer von HD Vision, die Idee hinter dem Unternehmen zusammen.

Herkömmliche Verfahren der optischen Erkennung verursachen bei Einrichtung und Parametrisierung der zahlreichen Sensoren aber oft erheblichen Aufwand. Die bislang verwendeten Systeme auf der Basis von Laser oder strukturierter Beleuchtung haben darüber hinaus häufig Schwierigkeiten, mit wechselnden Lichtverhältnissen und Abschattungseffekten umzugehen. Objekte mit einer glänzenden Oberfläche aus Metall oder Faserverbundwerkstoffen können mitunter gar nicht oder nur schlecht erkannt und bewertet werden.

Vorteile der Lichtfeldtechnologie

Ein lichtfeldbasierter Ansatz bietet hier neue Möglichkeiten. „Das Lichtfeld ist zunächst einmal die Gesamtheit der optischen Informationen einer Szene, also die Intensität und die Farbe des Lichtes, sowie die Richtung, aus der das Licht kommt“, erklärt Christoph Garbe. Die Herausforderung der optischen Erkennung besteht nun darin, dieses Lichtfeld so zu vermessen, dass es effizient rekonstruiert werden kann.

Die von HD Vision entwickelte LumiScan-Technologie erfüllt diese Anforderungen durch eine intelligente Kombination von Hard- und Software: In einem ersten Schritt liest ein Mehrkamera-System alle relevanten Informationen aus: die Objektgeometrie, Farbinformationen und Oberflächeneigenschaften. 13 Kameras sorgen für eine hohe Auflösung und garantieren auch bei schwierigen Lichtverhältnissen und glänzenden Materialien eine hervorragende Datenqualität. Im Anschluss setzt eine leistungsfähige Software die Kameradaten zu „räumlichen“ Bildern zusammen. So können selbst feinste Details eines Objektes erkannt und exakt vermessen werden.

In einem weiteren Schritt gleicht die LumiScan-Software die vermessenen Objekte mit einem digitalen Zwilling ab. Dieser digitale Zwilling kann aus den CAD-Daten des Kunden generiert oder anhand von Beispielen trainiert werden. Das System lernt dank einer speziellen Algorithmik und Künstlicher Intelligenz eigenständig dazu und ist nach kurzer Zeit in der Lage, ein Gutteil von einem Schlechtteil zu unterscheiden.

Flexibilität und Kundennähe

Der große Vorteil der LumiScan-Technologie ist ihre Flexibilität, wie Christoph Garbe weiß: „Unser System ist eine Art Plug-and-Play-Lösung für die Automatisierung. Wir integrieren LumiScan über offene Schnittstellen (OPC UA, GenTL und Profinet) in die bestehenden Systeme. Unsere Software kann dabei sehr leicht in bestehende Anlagen integriert und an vorhandene Hardware – zum Beispiel normale Industriekameras – angepasst werden. Deshalb ist die LumiScan-Technologie günstig in der Umsetzung von Applikationen und kann in vielen Branchen – vom Automobilzulieferer über die Chemie bis zur Verpackungsindustrie – eingesetzt werden“. Mit dieser Flexibilität ist HD Vision auf einem guten Weg, Komplettanbieter für alle Fragen und Services der Industrie 4.0 zu werden.

Kundennähe ist für das junge Unternehmen von großer Bedeutung. „Wir reden normalerweise nicht von Kunden, sondern von Partnern“, betont Benedikt Karolus, Mitgründer von HD Vision Systems: „Wir wollen zusammen mit unseren Partnern die anstehenden Aufgaben lösen. Das setzt Vertrauen voraus. Deshalb sind wir immer an einer langfristigen Bindung interessiert“. Die Unternehmensgrößen variieren ähnlich wie die Branchen. Vom Mittelständler ab 3.000 Mitarbeitern bis zu Großkonzernen wie Zeiss, BASF und Daimler ist alles dabei.

Ein kurzer Weg zum Erfolg

Der Weg zu diesem Erfolg war nicht lang. Christoph Garbe ist habilitierter Physiker. Am Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen der Universität Heidelberg leitete er eine Arbeitsgruppe, die sich mit Bildverarbeitung und Modellierung befasste. Garbe begeistert sich aber nicht nur für die Grundlagenforschung selbst, sondern auch für die industrielle Anwendung. So lag es für ihn nahe, sich 2017 mit den eigenen Forschungsergebnissen zur Lichtfeldtechnologie selbstständig zu machen.

Mit Hilfe der Heidelberg Startup Partners konnte das Gründerteam um Garbe eine Förderung im Rahmen des EXIST-Forschungstransfers einwerben. Hinzu trat die Unterstützung durch das Programm „Junge Innovatoren“. Die Geschäftsidee fand viel Beachtung und wurde mit mehreren Preisen ausgezeichnet, unter anderem mit dem Deutschen Innovationspreis und dem CyberChampions Award des CyberForums. Im Firecamp des Technologieparks konnte das Team weitere Partner auf das LumiScan-System aufmerksam machen.

In der Zukunft daheim

Mittlerweile arbeitet HD Vision Systems vollkommen eigenfinanziert. Das Team umfasst 19 Mitarbeiter aus verschiedenen Disziplinen. Wichtig ist Garbe der Kontakt zur Universität: „Studierende haben bei uns die Möglichkeit, ihre theoretischen Kenntnisse im Rahmen einer Abschlussarbeit in die Praxis umzusetzen. Das kommt sehr gut an und ist für uns eine hervorragende Möglichkeit, Mitarbeiter zu gewinnen“.

Ein dynamisches Unternehmen benötigt Räumlichkeiten, die bei zusätzlichem Bedarf rasch erweiterbar sind. Für das Team von HD Vision ist das Business Development Center (BDC) ideal. „Hier im BDC bekommen wir viel Unterstützung. Und von den Veranstaltungen vor Ort profitieren auch unsere Mitarbeiter. Weiterbildung ist bei uns wichtig “, berichtet Benedikt Karolus. Und Christoph Garbe ergänzt: „Das BDC liegt sehr günstig. Das betrifft nicht nur die gute Anbindung an Bahnhof und Autobahn. Die Nähe zur Universität ist für uns als forschungs- und technologieorientiertes Unternehmen unabdingbar. Und der Heidelberg Innovation Park bietet uns entscheidende Perspektiven für die Zukunft“.

 

Von Dr. Stefan Burkhardt

Diese Website nutzt Cookies

Wir speichern technisch notwendige Cookies, ohne die der Betrieb der Seite nicht möglich ist. Damit Sie ein besseres Nutzererlebnis auf unserer Website haben, möchten wir gerne auch anonymisierte Analyse-Daten auswerten. Welche Tools wir hierzu anwenden und weitere Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung und im Impressum.

Nur essentielle Cookies akzeptieren

Auf unserer Website halten wir für Sie interessante Videos und Kartenmaterial bereit, die bei Youtube/googleMaps gehostet sind. Der Einsatz der Videos sowie der Karten erfolgt ohne Cookie, es werden dennoch Daten von google-Servern geladen, wodurch Ihr Surfverhalten durch Google aufgezeichnet werden kann.

Name Google Analytics
Anbieter Google LLC
Zweck Cookie von Google für Website-Analysen. Erzeugt statistische und anonymisierte Daten darüber, wie der Besucher die Website nutzt.
Datenschutzerklärung policies.google.com/privacy
Cookie Name _ga,_gat,_gid
Cookie Laufzeit 14 Monate