Entlastung für Inspektionsaufgaben

Dipl.-Ing. (FH) Dietrich Homburg und Ellen-Christine Reiff, M. A., RBS Stutensee

Systeme zur automatischen Bildverarbeitung lassen heute in puncto Leistungsfähigkeit kaum noch Wünsche offen. Daß sie trotzdem einfach zu bedienen sind, erhöht mittlerweile ihre Akzeptanz beträchtlich. Auch Nicht-Spezialisten kommen schnell in den Genuss ihrer Vorteile: Beim Einsatz von Bilderkennungssystemen erhält man stets objektive und jederzeit reproduzierbare Prüfergebnisse.

Hohe Inspektionsgeschwindigkeiten ermöglichen auch bei schnellen Fertigungsprozessen die „Online-Kontrolle“, und die gewonnenen Daten lassen sich nahezu beliebig weiterverarbeiten.

Außerdem sind die Systeme so flexibel, daß sich für praktisch jede Aufgabenstellung eine „massgeschneiderte“ Lösung realisieren lässt.

Mit TIPS bietet dieser Hersteller ein modular aufgebautes Bildverarbeitungssystem an, das je nach Aufgabenstellung kundenspezifisch konfiguriert wird. Die Produktpalette ermöglicht kleine Stand-alone-Lösungen ebenso wie komplexe Bildverarbeitungssysteme bis hin zu Anlagen für das Management ganzer Fertigungslinien. Die Systeme nutzen leistungsfähige Industrie-PCs mit neuester Pentium-Technologie. Je nach Aufgabenstellung und Systemausbau können bis zu drei, sechs oder neun unterschiedliche Schwarz/Weiß- oder Farbkameras eingesetzt werden. Bei komplexen Systemen lassen sich auch Barcodeleser, Waagen, Etikettierer, Kartonierer, Steuerungen oder ähnliches problemlos einbinden. Die Inspektionsgeschwindigkeit beträgt je nach Prüfumfang bis zu 3 600 Inspektionen pro Minute. Dies gestattet in der Regel viel Spielraum für zukünftige Produktions- beziehungsweise Produktivitätssteigerungen. Da alle Produkte der Systemfamilie die gleiche Bedienphilosophie haben, sind nachträgliche Erweiterungen einfach zu bewältigen.

Die Software basiert auf Windows-NT und ist ebenfalls modular aufgebaut. Sie besteht aus einer Basis-Software sowie den für die jeweilige Applikation gewünschten Software-Modulen. Drag- und Drop-Funktionen erleichtern dem Anwender die Arbeit mit dem System. Es sind keine Programmierkenntnisse erforderlich; alle Prüfungen lassen sich einfach parametrieren. Software-Module gibt es beispielsweise zur Zeichenerkennung und -lesung, zur Druck- und Produktkontrolle, für die Blisterinspektion, die Lesung von Data-Matrix-Codes, Pharmacodes etc. Weitere Werkzeuge dienen der Kommunikation mit Steuerungen, unterstützen den Datentransfer über serielle Schnittstelle oder Interbus-S und ermöglichen die Einbindung anderer Hardwarekomponenten wie Waagen, Kartonierer, Scanner. Speziell für komplexe Bildverarbeitungssysteme beim Management ganzer Fertigungslinien gibt es weitere praxisgerechte Werkzeuge, zum Beispiel die Echtzeitdatenbank zur Erfassung der Betriebsdaten oder das Report-Modul für die Dokumentation der produzierten Qualität. Außerdem bieten die Systeme eine Vielzahl digitaler Ein- und Ausgänge, die beispielsweise das Ausschleusen falscher oder fehlerhafter Produkte ermöglichen.

Der Anwender kann jederzeit sehr einfach neue Prüfprozeduren einrichten oder bestehende Programme ändern. Die Ergebnisse lassen sich praxisgerecht auswerten und darstellen, zum Beispiel für eine statistische Prozesskontrolle, die aufgrund der produzierten Teile entsprechende Trends aufzeigt. Ein Mathematik-Tool gestattet es, die erfassten Daten einfach zu verarbeiten, zum Beispiel mit logischen oder arithmetischen Verknüpfungen.

Auch an die Lösung spezieller Problemstellungen wurde gedacht. So funktioniert mit Hilfe des Locate-Tools die Inspektion auch dann noch sicher, wenn beispielsweise Etiketten unterschiedlich groß oder verschieden positioniert sind. Leichte Änderungen in der Produktqualität, wie sie beispielsweise beim Produktionsanfang oder Betriebsmittelwechsel möglich sind, können die Bildverarbeitungssysteme tolerieren. Dafür ist neben dem normalerweise üblichen Teachen der Proben auch ein statistisches Training möglich. Dabei kann ein ganzes Spektrum guter Teile zur Beurteilung der Produkte hinterlegt werden. Ein mehrstufiger Sicherheitsmanager wacht darüber, daß nur autorisierte Personen die jeweiligen Einstellungen oder Systemdaten ändern dürfen.

Der durchgängig modulare Aufbau sowohl der Hardware als auch der Software des Systems erschließt der automatischen Bildverarbeitung ein breites Anwendungsspektrum quer durch alle Branchen.

Da auch ungelernte Arbeitskräfte problemlos mit den Systemen umgehen können, sind den Einsatzmöglichkeiten praktisch keine Grenzen gesetzt. Applikationsbeispiele finden sich in der Pharma-, Kosmetik-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie ebenso wie in der Verpackungstechnik und Elektronikfertigung.

Ein typischer Anwendungsfall für automatische Bildverarbeitungssysteme ist die Inspektion von transparenten oder weißen Kunststoffblistern sowie Aluminiumblistern. Kontrolliert wird hier die korrekte Anzahl der Dragees in den Blistertaschen, ob sich Dragees zwischen den Blistertaschen befinden oder andersfarbige Produkte untergemischt sind.

Auch mögliche Defekte und die Konturtreue der Dragees lässt sich überprüfen. Ein System kann bis zu 600 Doppelblister pro Minute inspizieren. Bei Bedarf wird auch der Aufdruck kontrolliert, zum Beispiel das Verfallsdatum.

Im Rahmen der Qualitätssicherung müssen häufig Pakete oder Gebinde überwacht werden, die mit transparenter Folie verpackt sind. An den Kanten ist zu prüfen, ob die Folie geschlossen ist und eng am Produkt anliegt.

Das statistische Training ermöglicht dabei, Gutteile innerhalb bestimmter Grenzen zuzulassen; Fehlerhafte Teile werden automatisch ausgeschleust. Pro Minute können bis zu 750 Verpackungen inspiziert werden. Die hier eingesetzten Bildverarbeitungssysteme sind oft rauhen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Im Nahrungsmittelbereich beispielsweise ist häufig mit aggressiven Medien zu rechnen, zum Beispiel mit Essig- oder Milchsäure.

Im Bereich der Druckindustrie werden mit Hilfe automatischer Bildverarbeitungssysteme wichtige Daten auf Briefen, Chipkarten etc. überprüft, um Fehlsendungen mit möglicherweise grossen Auswirkungen zu verhindern.

Besonders gefragt sind bei diesen OCR-Inspektionen kostengünstige, flexible Systeme, die sich schnell an neue Aufgabenstellungen anpassen lassen, keine Beschränkung bei der Anzahl der zu lesenden Zeichen haben und auch von ungelernten Arbeitskräften zu bedienen sind.

Häufig wird noch gefordert, daß das Inspektionssystem direkt auf die Auftragsdaten zugreifen kann. Die Inspektion eines Zeichens dauert in der Regel 5 bis 7 ms. Die sichere Funktion zeigt sich dabei vor allem beim Vergleich ähnlicher Zeichen wie „D“ und „O“ oder „8“ und „B“.

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