25.09.2023

Qualitätsprüfung mittels Computer Vision

im Presswerk der Volkswagen AG Wolfsburg

In Zusammenarbeit mit dem Presswerk der VW AG entwickelten fünf Studierende der Hochschule Hannover ein Deep-Learning-Modell, welches automatisiert Oberflächenfehler auf dem Produktionsmaterial erkennen und in verschiedene Schweregrade klassifizieren kann.

Im Rahmen eines Praxisprojekts unter der Leitung von Prof. Dr. Maylin Wartenberg und Michael Madry seitens der VW AG setzten sich die Studierenden der Wirtschaftsinformatik ein Semester lang intensiv mit dem Thema Deep Learning auseinander, um Modelle für die Umsetzung einer automatisierten Inline-Qualitätskontrolle auf Basis von Computer Vision zu trainieren. Das Presswerk in Wolfsburg gilt als größtes seiner Art und bildet den ersten Schritt der Automobilfertigung. Hier werden in einem komplexen Umformprozess Blechteile hergestellt, die später zu einer Karosserie verarbeitet werden. Das Presswerk beliefert die Fahrzeugproduktion am Standort Wolfsburg sowie Produktionsstandorte des Volkswagen Konzerns weltweit.

Im Rahmen des Produktionsprozesses kann es zu Qualitätsmängeln kommen, welche in späteren Folgekosten resultieren würden. Mit dem Ziel der stetigen Qualitätsverbesserung strebt Volkswagen langfristig die Einführung einer automatisierten Inline-Qualitätskontrolle an. Dadurch soll eine gleichbleibend hohe Qualität der produzierten Teile sichergestellt werden.

 

Zu Beginn des Projektes stand eine ausführliche Einarbeitung in die Themengebiete an, in denen sich das Projektvorhaben befand, die die Studierenden außergewöhnlich gut meisterten. Dazu gehörten unter anderem Themen wie Computer Vision, künstliche neuronale Netze (NN) und Convolutional Neural Networks (CNN). Danach folgten vorbereitende Tätigkeiten wie der Analyse von Bilddaten, der Einarbeitung in verschiedene Python-Bibliotheken für maschinelles Lernen und der Entwicklung einer Labeling-Strategie, mit deren Hilfe Fehler auf Bildern markiert und kategorisiert werden. Abschließend erfolgte das Training verschiedener Deep-Learning-Modelle auf den Bilddaten von Volkswagen, die vom Projektteam zusätzlich mit synthetisch erzeugten Fehlerbildern angereichert wurden.

Presswerk der VW AG
3) aus Block et al. (2021): Inspection of Imprint Defects in Stamped Metal Surfaces Using Deep Learning and Tracking, in: IEEE Transactions on industrial electronics, vol 68, no. 5, pp. 4498-4507, May 2021
selbst erstellt Timon Stiller
4)selbst erstellt Timon Stiller
Qualitätsprüfung mittels Computer Vision

Für die kurz vor dem Bachelorabschluss stehenden Studierenden war das Projekt eine besondere Erfahrung. Zum einen war es für die Gruppe ein erstes Projekt nach agilem Vorgehen in einem realen Praxiskontext, und zum anderen mussten viele Kenntnisse neu erlernt werden, was in diesem Themengebiet eine besondere Komplexität erreichte.