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Vielfältig im Bilde

Einsatz von Bildverarbeitungssystemen
Vielfältig im Bilde

Auf der Fachmesse „factory automation“ im Mittelpunkt der Hannover Messe stellt dieser Wiesbadener Bildverarbeitungsspezialist die verschiedensten Einsatzfelder seiner Bildverarbeitungsprodukte vor. Die Palette der Anwendungen reicht von der Schweißnahtinspektion bis zur automatischen Paketsortierung.

Smart und kompakt
Mit dem 3D-Farb-Bodyscanner können lebende, sich also bewegende Objekte schnell und vollständig dreidimensional vermessen werden. Man stellt sich in die Mitte des Messportals. Auf Knopfdruck schalten sich die augensicheren Laserlichtquellen ein. Das System tastet nun die Konturen einer Person von Kopf bis Fuß ab. Wenige Sekunden später sind die Daten im Rechner gespeichert. Es ergibt sich eine sogenannte „3D Punktewolke mit Farb-Overlay“, die aus mehreren Millionen 3D-Messpunkten zusammengesetzt ist. Mit millimetergenauer Präzision ist ein virtuelles Double der Person erschaffen, Kombiniert mit dem CAD – Menschmodell Ramsis wird ein virtueller Mensch erschaffen. Er schlüpft in die 3D-Punktewolke hinein, fügt sich so eng wie möglich an jeden Punkt dieser Wolke und nimmt so das genaue Aussehen des „digitalisierten Menschen“ an. Aus der Punktewolke ist ein mathematisches Modell geworden, das sich nun auf Befehl drehen, seine Körperglieder bewegen sowie vergrößert und verkleinert werden kann. In Kombination mit einem speziellen Softwaremodul wird die Herstellung persönlicher Maßkonfektion möglich. Anfang diesen Jahres hat der Hersteller den Ganzkörperscanner Vitus Smart, eine kleine, kompaktere Version auf den Markt gebracht. Mit nur vier Säulen hat der Vitus Smart eine Größe erreicht, die beispielsweise eine Integration direkt in die Umkleidekabine eines Bekleidungsgeschäftes erlaubt. Die smarte Weiterentwicklung des bewahrten Vitus Scanners soll durch seine Kompaktheit und seinen attraktiven Preis einen großen Markt erschließen

Analyse der Oberflächen von Folienbahnen
In der Endkontrolle unterzieht ein Folienhersteller seine Folienbahnen einer optischen Qualitätsprüfung. Zu diesem Zweck setzt er das Bildverarbeitungssystem Vinspec ein. Zu prüfen sind aluminiumbeschichtete Folien mit matter Oberfläche und weiße Papierbahnen, die in der Beschichtungsmaschine mit einem Klebeauftrag versehen werden. Speziell die Medizinbranche legt hohen Wert auf ein hundertprozentig einwandfreies Endprodukt, da die Folien beispielsweise für medizinische Verpackungen wie Kanülenverpackungen verwendet werden.
Die optische Prüfung erfolgt online bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 120 Meter pro Minute und einem kontinuierlichen Folientransport. Die Oberfläche der Papierbahnen wird im Hinblick auf korrekten Kleberauftrag untersucht, wobei insbesondere Rakelstreifen ab einer Größe von 0,4 x 20 mm detektiert werden müssen. Die aluminiumbeschichtete Folie kann Kratzer, Schmutzeinschlüsse, Falten oder Fehlstellen in der Beschichtung aufweisen. Die Prüfung der Folienbahnen erfolgt in Längsrichtung während des kontinuierlichen Betriebs der Beschichtungsmaschine. An einer Walze werden zwei hochauflösende CCD-Zeilen-Kameras mit angepasster Optik stationär montiert. Hat das Bildverarbeitungssystem Fehlerstellen erkannt und klassifiziert, übermittelt ein Signal der Anlagensteuerung, dass eine Markiervorrichtung positionsgerecht angesteuert und eine Markierung an der entsprechenden Fehlerstelle der Folie ausgelöst werden kann. In einem zweiten Bearbeitungsschritt wird die Rolle an den Markierungen von der Folienrolle abgeschnitten und das fehlerhafte Folienstück entfernt.
Pro Rolle, die eine Lauflänge von circa 6 000 Meter aufweist, wird eine Protokolldatei erzeugt, in welcher alle
aufgetretenen Fehler gemeinsam mit ihrem Ort in Vorschub- und Querrichtung protokolliert werden. Die Datei wird im System in einem Logfile gespeichert. Dieses lässt sich durch ein handelsübliches Tabellenkalkulationsprogramm wie Excel lesen.
2- und 3dimensionale optische Inspektion von Dachziegeln
Zur optischen Inspektion von Tondachziegeln setzt ein Ziegelhersteller das Qualitätsprüfsystem Vinspec ein. Der gesamte Prüfvorgang der 450 x 270 Millimeter großen Ziegel wird vor dem Brennen bei einer Zykluszeit von ca. 0,7 Sekunden realisiert. Fehlerhafte Teile erhalten nach Abschluss der Prüfung eine Markierung und werden vollautomatisch aus dem Prozess ausgeschleust. Dies gewährleistet eine optimale Ausnutzung der Ofenkapazität.
Die Dachziegel werden an drei aufeinanderfolgenden Prüfstationen auf mehrere Kriterien hin gleichzeitig untersucht. Zunächst prüft Vinspec die Oberflächen auf Risse oder Pressfehler und kontrolliert den Engobe- und Glasurauftrag. Eingepresste Fremdmaterialien sowie Risse und Stegausbrüche am Ziegelfuß werden ebenfalls erkannt. Anschließend wird der Ziegel mit sechs 1000-Hz-Sensoren dreidimensional vermessen, wobei auch Verkrümmungen detektiert und die Flügeligkeit geprüft werden. Als Grundlage dieser dreidimensionalen Vermessung dient das Triangulationsverfahren. Die gesamten Inspektionsaufgaben erfolgen im Durchlauf bei einer Bandgeschwindigkeit von 33 Metern pro Minute.
Ein intelligentes Maschinenkonzept realisiert die Kombination von zwei- und dreidimensionaler Qualitätsprüfung und optimiert damit das gesamte Fertigungsergebnis des Ziegelherstellers.
Verwechslungen ausgeschlossen
Das Anwendungsspektrum der Klarschriftidentifikation mittels Bildverarbeitungssystemen ist außerordentlich vielfältig. Beispielsweise setzt ein namhafter Pharmahersteller seit kurzem ein Klarschriftlesesystem zur eindeutigen Identifizierung der mit Natriumchlorid- oder Kaliumchlorid-Lösung befüllten Injekt-Flaschen ein.
Der Ablauf des Herstellungsprozesses sieht direkt nach der Befüllung der Glasflaschen eine Lasercodierung oben auf der Verschlusskappe vor. Eine Beschriftung bestehend aus fünf Ziffern stellt die verschlüsselte Bezeichnung des Inhalts und eine Prüfziffer dar (z. B. 0234X). Bevor die Flasche etikettiert wird, durchläuft sie zunächst den Sterilisationsprozess. Unmittelbar nach der Sterilisation liest das Bildverarbeitungssystem Vicode omnidirektional die Lasercodierung und vergleicht die Ziffern mit den zuvor eingelernten Etikettennummern. Vicode überprüft die korrekte und chargenreine Zufuhr der Flaschen zum Etikettierer. Fehlerhaft codierte Flaschen werden ausgeschleust.
Durch die Kennzeichnung und genaue Rückverfolgung anhand der Codes sind gefährliche Verwechslungen der Inhalte und eine falsche Etikettierung der Flaschen ausgeschlossen. Die Identifikation durch das Klarschriftlesesystem erfolgt im Durchlauf bei einer Geschwindigkeit von circa 200 Teilen pro Minute. Trotz teilweise nur sehr schwach kontrastierender Laserbeschriftungen erfüllt Vicode die vom Hersteller geforderte Lesesicherheit im Produktionsbetrieb von 99,9 Prozent.
Intelligente Technik zur Paketsortierung
Bisher war die automatisierte Erkennung der Adressen auf Paketen schwierig zu realisieren: Die Zuordnung zwischen Sender- und Empfängeradresse ist oft unterschiedlich. Es können sich irritierende Felder wie Rechnungsempfänger oder auch Reste alter Adressetiketten auf den Paketen befinden. Viele Adressen verbergen sich hinter welliger, reflektierender Folie in Lieferscheintaschen oder sind Adressen handschriftlich in schlechtem Kontrast auf braunem Karton geschrieben. Oftmals müssen zusätzliche Informationen gelesen werden, wie der Inhalt des Wareneingangs-Etiketts beziehungsweise Stempelaufdrucke oder Zusatzcodierungen. Hier hält die Bildverarbeitungstechnik Einzug.
Die modular aufgebaute Technologie mittels Bildverarbeitung ermöglicht sowohl die halb-, als auch die vollautomatische mannlose Identifikation der Pakete direkt am Wareneingang. Das Vipac-System sucht Barcodes und Adresse beziehungsweise Etiketten auf der gesamten Paketoberfläche und identifiziert neben Klarschrift (OCR) und Standardbarcodes auch 2D-Codes wie DataMatrix ECC200 oder MaxiCodes automatisch. Die Bandgeschwindigkeit beträgt dabei bis zu zwei Meter pro Sekunde.
Das Lösungskonzept bildet schlüsselfertige Anlagen mit Zu- und Abführbändern, der gesamten Bildverarbeitungstechnologie mit Kameras mit einer Tiefenschärfe von größer 1000 mm bis hin zu schnellen Datennetzwerken und komplett eingerichteten Telecodierplätzen. Vipac bietet auch die Möglichkeit der Verwiegung und der Volumenvermessung der Pakete während des Durchlaufs. Der störanfällige und teure Spalt im Förderband sowie die Sensoranordnung unterhalb des Spaltes, den herkömmliche Volumen-Messsysteme benötigen, ist dabei nicht erforderlich.
Vipac ist flexibel ausgelegt, wodurch eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Identstationen miteinander vernetzt werden können. Die Glasfasertechnologie aller Video- und Datenleitungen ermöglicht die störfreie Verbindung von Identstationen, Videocodierterminals und Auswerterechnern, selbst wenn diese mehrere hundert Meter voneinander entfernt sind.
Schweißnahtinspektion mit 2000 Hz
Bei der optischen Kontrolle von Schweißnähten liegen in der Regel folgende Prüf- und Fehlerkriterien vor: fehlende Schweißnaht, Schweißnahtlänge, poröse Naht, Einbrand, Kerben und Randkerben, relative Lage der Naht, Verdickung am Nahtanfang, nicht gefüllte Endkrater, relative Vermessung der Nahthöhe und -breite. Alle diese Kennwerte lassen Rückschlüsse auf die produzierte Qualität und die Prozessstabilität zu.
Durch die Echtzeitfähigkeit des Bildverarbeitungssystems Viro-3d können bis zu 2000 Profilschnitte pro Sekunde aufgenommen werden. Somit kann beispielsweise eine Prüfstrecke von 400 mm innerhalb von einer Sekunde mit einer Rasterung von 0,2 Millimetern je Profilschnitt erfasst werden. Die Höhenauflösung sowie die Auflösung quer zur Naht betragen dabei typischerweise 0,1 Millimeter.
Bei allen Anwendungen wird die visuelle Inspektion dem bestehenden Produktionstakt angepasst. Dazu wird der Schweißstation eine Prüfstation nachgeschaltet, die im gleichen Takt arbeitet wie die Schweißanlage. Für die erforderliche Sensorbewegung bei der Inspektion der Schweißnaht kommt eine Linear- bzw. Dreheinheit oder alternativ ein Roboter zum Einsatz. Mit diesem Ansatz kann prinzipiell jede mit Hilfe eines Roboters erstellte Schweißnaht kontrolliert werden. Dies ist besonders für den Bereich der Automobil- und deren Zulieferindustrie interessant.
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