Industriell gefertigte Glasrohre sind unter anderem die Basis für die Herstellung von Leuchtmitteln. Egal, ob es sich um Leuchtstoffröhren, Halogen- und Xenonlampen handelt – immer werden bei der Herstellung Glasrohre verarbeitet. Dabei variieren die Zusammensetzung des Glases und das Herstellungsverfahren für das Rohr abhängig von der Anwendung. Auch werden unterschiedliche Techniken eingesetzt, um das Rohr für die weitere Verarbeitung auf die richtige Länge zu bringen. Die Details zu den Prozessschritten sind das spezielle Know-How der jeweiligen Glashersteller. Was für die Verarbeiter der Gläser zählt, ist, dass diese am Ende eine einwandfreie Qualität haben.
Dr.-Ing. Erik Marquardt ist Projektleiter bei der FiberVision GmbH, Dipl.-Ing. Eckard Eikelmann ist Geschäftsführer der FiberVision GmbH.
FiberVision hat ein Inspektionssystem gebaut, das die folgenden Qualitätsmerkmale von Glasrohren überprüft.
- Das Glas muss frei von Luft- und Fremdkörpereinschlüssen sein.
- Es dürfen sich weder Staub noch Schmutz vom Ablängen auf der Glasoberfläche befinden.
- Es dürfen keine Kratzer auf dem Glas sein.
- Die Enden müssen frei von Beschädigungen sein. Abgeplatztes Glas oder gar Risse im Glas sind nicht erlaubt.
Aus den Anforderungen an das Inspektionssystem geht hervor, dass die gesamte Mantelfläche und die Produktkanten zu inspizieren sind. Da das Produkt auch irgendwie gehalten werden muss, ist sofort klar, dass eine Kameraaufnahme zur Inspektion des Produktes nicht ausreichend sein kann. Das FiberVision System zur Glasrohrinspektion arbeitet mit zwei Kameras, die die beiden Produkthälften hintereinander inspizieren. Dabei wird das Produkt an der jeweils nicht inspizierten Seite gehalten. Aufgrund der mechanischen Zuführung wird die zweite Seite eines Produktes erst inspiziert, wenn die Kamera der ersten Seite schon einige nachfolgende Produkte inspiziert hat. Das FiberVision Inspektionssystem speichert alle Bilder und Ergebnisse der ersten Seite zwischen, bis auch die Ergebnisse der zweiten Seite vorliegen. Der SPS wird über Profibus das Gesamtergebnis für ein Produkt gemeldet.
Auch wenn sich zwei Kameras die Inspektionsaufgabe teilen – eine Aufnahme pro Kamera reicht dennoch nicht. Störungen im oder auf dem Glas sind nur dann gut sichtbar, wenn die betroffene Fläche der Kamera zugewandt ist. In Glaszylindern kann ein etwa 60° großer Bildausschnitt mit einer Ansicht inspiziert werden. Damit sind 6 Aufnahmen einer Kamera erforderlich, die gesamte Oberfläche zu inspizieren. Zwischen den einzelnen Aufnahmen wird das Produkt um jeweils 60° weiter gedreht.
Die aus der Fotografie her bekannten „normalen“ entrozentrischen Objektive bilden den Produktrand als eine Ellipse ab. An dieser Ellipse sind Fehlerkontrollen der Kanten kaum möglich. Auch die Mantelfläche kann nicht bis zum Rand hin geprüft werden, da die hintere Produktkante im Bereich der vorderen Mantelfläche zu sehen ist.
Durch den Einsatz von telezentrischen Messobjektiven wird das am Bildrand sichtbare Produktende als eine Linie dargestellt, und nicht perspektivisch verzerrt. Mit telezentrischen Objektiven ist es möglich, Kantenfehler zu erkennen und zu vermessen. Die Mantelfläche wird bis zum Rand hin inspiziert. Telezentrische Objektive haben einen festen Abbildungsmaßstab und liefern immer einen gleich großen Bildausschnitt. Daher muss bei der Auslegung des Inspektionssystems feststehen, wie groß die größten zu inspizierenden Produkte sind. Mit der Kamera einfach etwas weiter weg zu rücken um den Bildausschnitt zu vergrößern, das ist bei telezentrischen Objektiven nicht möglich.
Feinste Kratzer werden erkannt
Auch mit einem telezentrischen Messobjektiv fällt die Bildhelligkeit zum Produktrand hin ab. Diese Helligkeitsverteilung hängt unter anderem von den optischen Eigenschaften des zu inspizierenden Glases selber ab und ist daher unvermeidlich. Die Glasrohr-Inspektion von FiberVision berücksichtigt diesen Effekt, indem sie die Entscheidung, ob etwas dunkler und damit eine Störung im Glas ist, an die lokale Helligkeit im Bild anpasst. Zusätzlich wird die Helligkeitsverteilung der hinter dem Produkt angebrachten Durchlichtbeleuchtung erfasst und in der Bildverarbeitung ausgeglichen. Diese Maßnahmen stellen sicher, dass auch feinste Kratzer auf dem Glas erkannt werden.
Das von FiberVision gebaute Glasrohr-Inspektionssystem ist für Glasrohre mit einer vorgegebenen Länge und Breite hergestellt worden. Auch ist die Empfindlichkeit des Inspektionssystems für kleinste Fehler in oder auf dem Glas ist an die spezifischen Erfordernisse des Kunden angepasst worden.
Als Spezialsystem konzipiert
Durch die Auswahl anderer Kameras und Objektive kann das Inspektionssystem für die Inspektion anderer Glasrohre angepasst werden. Mit einer entsprechend hohen Kameraanzahl ist mit dem Konzept von FiberVision die Inspektion auch von sehr langen Rohren möglich.
Bedingt durch die Zeiten für die mechanische Handhabung der Produkte sind pro Inspektion typischerweise zwei Sekunden erforderlich. Der Durchsatz von 1800 Produkten pro Stunde lässt sich erhöhen, indem mehrere Inspektionssysteme parallel in einer Prüfanlage arbeiten.
Die Glasrohr-Inspektion von FiberVision ist als Spezialsystem konzipiert worden. Entsprechend sind auch hinsichtlich des Datenaustauschs, der Integration des Systems in bestehende Anlagen oder der Planung einer komplett neuen Inspektionsanlage individuelle Lösungen für die jeweiligen Kunden vorgesehen.
FiberVision, Würselen
Zum Unternehmen
Die FiberVision GmbH wurde 1995 als Spin-Off der RWTH Aachen gegründet. Erste Produkte waren faseroptische Sensoren und Bildverarbeitungssysteme für die Farbmessung.
Heute entwickelt und baut FiberVision mit einem interdisziplinären Team aus Ingenieur- und Naturwissenschaftlern optische Systeme zum Messen, Positionieren und Prüfen für den Einsatz in der industriellen Produktion. Im Vordergrund steht bei allen FiberVision Produkten und Projekten, den Anwendern komplexe Technologien durch einfach zu bedienende Benutzeroberflächen zugänglich machen.
Produkte des Unternehmens sind unter anderem:
- Caminax: Eine intelligente Kamera, die ein komplettes Bildverarbeitungssystem in einem extrem kompakten Gehäuse integriert.
- LED-Check: Ein Bildverarbeitungssystem zur Farbprüfung von Leuchtdioden.
- 3D-Check: Ein System zur Inspektion des Kleber-Auftrags in der Automotive-Industrie.
Zu den Kunden des Unternehmens gehören z. B. Continental, Ford, Hella, Paul Hartmann, Philips und Saint-Gobain Sekurit.
Teilen:
