„Wir bringen Robotern das Sehen bei.“

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.

Verwundert übergibt das Facility Management den Zugangstransponder. Schon wieder benötigt das Team von HD Vision Systems einen weiteren Chip für einen neuen Mitarbeiter. Dort, im Erdgeschoss des Business Development Centers Heidelberg, geht es lebhaft her: In den Räumen des jungen Unternehmens diskutieren Bildverarbeiter, Mathematiker, Ingenieure und Software-Entwickler ihre aktuellen Projekte und die nächsten Produktversionen. In knappen Standup-Meetings umreißen sie die Herausforderungen des Tages: Ein Teil-Team finalisiert gerade ein Partnerprojekt, das am nächsten Tag abgenommen wird. Drei Entwickler feilen an einem neuen Software-Feature. Das noch junge Unternehmen vergrößert sich beständig – nahezu im Monatstakt stoßen neue „Visionäre“ dazu.

Industrielle Bildverarbeitung in einfach

Trotz Wirtschaftskrise wachsen – das gelingt nur aufgrund des einzigartigen Ansatzes von HD Vision Systems: Das Unternehmen bietet industriellen Kunden eine einfache Lösung, um Robotern das Sehen beizubringen. LumiScan heißt diese Komplettlösung aus Hard- und Software. Konzipiert als Plug&Play, hilft das prämierte System, klassische Bildverarbeitungsaufgaben kostengünstig zu automatisieren. Egal, ob Spritzenköpfe aus einer Kiste gegriffen, Gussteile auf unsaubere Schweißnähte gesichtet oder Autohecks vermessen werden müssen; LumiScan überprüft in nur wenigen Millisekunden die Passgenauigkeit.

Eingebettet in eine industrielle Produktion sind Roboter so in der Lage, Gutteile selbstständig zu bewerten und fehlerhafte Teile frühzeitig auszusortieren. Dadurch sparen Unternehmen nicht nur Zeit, sondern auch Geld, da sie die Weiterverarbeitung von Ausschuss frühzeitig unterbinden. Besonders praktisch ist die Flexibilität des LumiScans – einem zentralen Merkmal des Produkts: „Uns ist es wichtig, dass jedes Unternehmen, jeder Roboter mit LumiScan arbeiten kann. Deswegen lässt sich die Technologie im Handumdrehen über Standardschnittstellen wie OPC-UA, GenTL und Profinet in bestehende Systeme integrieren.“, weiß Benedikt Karolus, Mit-Gründer und CFO bei HD Vision Systems.

Der LumiScan ermöglicht der industriellen Bildverarbeitung eine neue Herangehensweise: Herkömmliche Verfahren benötigen nicht nur eine aufwendige Einrichtung der zahlreichen Sensoren und Kameras. Des Weiteren sind diese häufig auf Laser, Infrarotlicht oder zusätzliche Beleuchtung angewiesen. Das LumiScan-System kommt ganz ohne diese aus, reguläres Umgebungslicht reicht bereits aus. Seine eigentliche Stärke spielt es allerdings im Umgang mit glänzenden Werkstücken oder Faserverbundstoffen aus – bisherige Verfahren konnten damit nur unzureichend umgehen. Gepaart mit neuartigen Ansätzen der künstlichen Intelligenz ermächtigt die Technologie ihre Anwender dazu, eigenständig neue Fehlertypen einzulernen und die Erkennungsrate ihrer Qualitätsinspektion zu verbessern.

Das Lichtfeld ermöglicht höhere Präzision

Woher also der Unterschied? Wo andere Systeme auf stereoskopisches Sehen, also Bilderkennung durch zwei nebeneinanderliegende Kameras, setzen, nutzt LumiScan lichtfeldbasierte Technologie. Dr. Christoph Garbe, CEO und ebenfalls Gründer, erklärt: „Ein Lichtfeld umfasst die Gesamtheit aller optischen Informationen einer Szene. Dazu gehören Farbe, Intensität und Richtung des vorhandenen Lichts.“ Um diese Daten präzise aufzunehmen, benötigt es eine spezielle Aufnahmetechnik.

Aktuellste Forschungsergebnisse übertragen in die Industrie

An deren Anfang stand die Forschung: Vor der Gründung von HD Vision Systems leitete Dr. Garbe als habilitierter Physiker den Arbeitskreis für Bildverarbeitung und Modellierung am Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) an der Universität Heidelberg. Für ihn war klar, dass er seine Grundlagenforschung nicht in der Schublade verstauben lassen wollte: Deswegen tat er sich mit seinem Partner Benedikt Karolus zusammen. Gemeinsam beantragten sie erfolgreich eine Aufnahme in das baden-württembergische Programm „Junge Innovatoren“. Hinzu kam eine weitere Förderung durch das EXIST-Forschungstransfer des Bundes.

Seit Januar 2017 bieten die beiden mit ihrem Team nun ihre Lösung für die industrielle Bildverarbeitung an. „Zu Beginn haben wir vor allem mit großen Unternehmen als Partnern zusammengearbeitet, um die Technologie hinter LumiScan präzise für industrielle Anwendungsfälle zu optimieren.“, führt Dr. Garbe aus. „Unsere Technologie eignet sich aber für alle, die Prüf-, Inspektions- und Greifaufgaben automatisieren möchten.“ Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Automobilbranche, die als Vorreiter beim Einsatz von Robotern gilt.

Daher ist die neueste Anwendung von LumiScan auch der berühmte Griff in die Kiste: Über der Szene angebracht, verhelfen der LumiScan und die dahinterstehende Software zu einem noch schnelleren und präziseren Bin Picking. Besonders vorteilhaft: Ein nutzerfreundlicher Konfigurationsprozess führt auch ungeschulte Nutzer im Handumdrehen durch die Softwareeinrichtung. Dieser kann jederzeit für ein neues Produkt einfach wiederholt werden.

Visionär aufgestellt – auch dank des einmaligen Standorts

Der Fokus auf intuitive, schnelle und einfache Lösungen ist HD Vision Systems in die DNS geschrieben. Das Unternehmen ist davon überzeugt, dass die Zukunft Applikationen in der Industrie fördern wird, die kostengünstig und schnell anpassbar höchsten Qualitätsansprüchen genügen. Denn der Trend geht auch dort in Richtung Individualisierung und Anpassbarkeit. „Mit unserer LumiScan-Technologie möchten wir unsere Partner unterstützen, innovative Industrieprojekte bereits ab Losgröße 1 wirtschaftlich umzusetzen.“, betont Benedikt Karolus.

Innovativ arbeitet auch das Team um Karolus und Garbe. Ursprünglich direkt im Technologiepark basiert, gehörte das wachsende Unternehmen letzten Herbst zu den ersten Mietern des frisch eröffneten Business Development Centers (BDC) im neu entstehenden Heidelberg Innovation Park. „Hier im BDC finden wir nicht nur ein topmodernes Gebäude mit reichlich Raum zur Expansion vor, sondern auch jede Menge Unterstützung und Vernetzung. Von den regelmäßigen Veranstaltungen profitieren wir selbst – und unsere Mitarbeiter“, berichtet Benedikt Karolus. Sein Gründungspartner ergänzt: „Das BDC liegt in jeder Hinsicht günstig. Einerseits bietet es eine gute Anbindung an den Hauptbahnhof und die Autobahn. Andererseits war uns als forschungsorientiertem Unternehmen die Nähe zur Universität überaus wichtig.“ Das zeigt sich auch bei den Mitarbeitern: Neben den 23 Festangestellten entwickeln einige Masteranden aus der ehemaligen Arbeitsgruppe von Dr. Christoph Garbe an LumiScan ebenfalls mit. Wer überzeugt, darf gerne bleiben – bisher konnte das Facility Management noch jedem Mitarbeiter einen Transponder aushändigen.

Von Mareike Schindler