Zeitschriften, Bücher oder Prospekte haben ein handliches Format, gedruckt werden sie jedoch auf großen Bogen – zirka im Format A0. Diese Bogen werden in Falzmaschinen gefalzt, geschnitten und gebunden.
Schon heute produzieren Falzmaschinen autonom, und das körperlich anstrengende Abstapeln der gefalzten Bogen übernimmt ein Roboter. Was bisher jedoch für einen komplett durchgängig automatisierten Weiterverarbeitungsprozess fehlte, war eine autarke Falzqualitätskontrolle. Papier ist schwierig in der Handhabung, und die beste Falzmaschine kann nicht verhindern, dass einzelne Bogen nicht präzise gefalzt sind. Ein ungenau gefalzter Bogen führt jedoch dazu, dass einzelne Seiten schräg ausgeschnitten werden, was vom Kunden nicht akzeptiert wird.
Wie diese Prozesse künftig automatisiert und wie die Mitarbeiter entlastet werden können, war die Fragestellung, mit der sich MBO Postpress Solutions, ein Hersteller von Falzmaschinen, konfrontiert sah. Da im Unternehmen keine Bildverarbeitungsspezialisten tätig sind, wurde mit der Phil-vision ein erfahrener Systemintegrator ins Boot geholt. Nach einem ersten Austausch über die Aufgabenstellung begann eine intensive Planungsphase. Gemeinsam entwickelten die beiden Unternehmen ein System für die optische Falzqualitätskontrolle mit der Bezeichnung VT50 .
Fehlerhafter Bogen wird bei
laufender Produktion aussortiert
Große bedruckte Papierbogen werden von der Falzmaschine verarbeitet und dabei so gefalzt, dass die Seiten des späteren Produkts präzise und in der richtigen Reihenfolge übereinander liegen. Das System stellt sicher, dass die Druckbogen, die von der vorgelagerten Falzmaschine produziert werden, eine objektiv gleichbleibend gute Falzgenauigkeit aufweisen. Dazu werden die Abstände zwischen den Schneidmarken und den hinteren und seitlichen Bogenrändern auf beiden Seiten der gefalzten Bogen gemessen. Bereits ein einzelner fehlerhafter Falz im Bogen hat Auswirkungen auf die gemessenen Abstände und wird erkannt.
Liegt ein Bogen nicht innerhalb der voreingestellten Toleranz, wird er bei laufender Produktion ausgeschleust. Die akzeptierten Toleranzen können dabei in fünf verschiedenen, einstellbaren Qualitätsstufen festgelegt werden. Sind mehrere Bogen in Folge nicht in Ordnung, schaltet sich die Produktionsanlage aus, und der Bediener nimmt entsprechende Einstellungskorrekturen an der Falzmaschine vor. Er muss der Falzmaschine aber nur dann seine Aufmerksamkeit schenken, wenn der VT50 ein andauerndes Problem mit der Falzqualität festgestellt hat. So gewinnt er Zeit für andere Aufgaben.
Bis das System zufriedenstellend arbeitete, war es ein ziemlich langer Weg, der eine Vielzahl von Änderungen und Anpassungen mit sich brachte. Da es bei MBO keine Bildverarbeitungsspezialisten im Haus gab, übernahm Phil-vision die komplette Projektierung. Angefangen von Machbarkeitsuntersuchungen über die Komponentenauswahl, Unterstützung bei der Programmierung bis zur Hilfe bei der Integration mit der SPS.
Speziell aufeinander
abgestimmte Beleuchtungen
Eine wesentliche Herausforderung an das Bildverarbeitungssystem war die hohe Geschwindigkeit, mit der gemessen werden muss. Die Papierbogen bewegen sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 180 m/min und können zur Messung nicht angehalten werden. Hinzu kommt eine Zykluszeit von ca. 0,1 Sekunden. Gleichzeitig musste die Wirtschaftlichkeit gewahrt werden. Das finale System basiert auf zwei hochsensiblen Farbkameras, die unter kontrollierten Lichtverhältnissen mit speziell aufeinander abgestimmten Auflicht- und Gegenlichtbeleuchtungen die Qualität der fertig gefalzten Bogen überprüfen.
„Während des Projektes gab es eine Vielzahl an Veränderungen wie unterschiedliche Formen und Anordnungen der Markierungen, Vergrößerung des Bildfelds, oder störende Elemente im Bild“, berichtet Peter Steinbrück, verantwortlicher Projekt Manager bei Phil-vision. „In der ursprünglichen Planung des Projekts waren Farbkontrollmarken auf den Rändern, verschmierte Schneidmarken und zum Teil sichtbare Seiteninhalte nicht berücksichtigt, jedoch durften diese die Auswertung letztlich nicht beeinflussen.“
Die Software wurde so geplant, dass die Auswertestrategie schnell und mit wenig Aufwand angepasst werden konnte. Wegen der hohen Taktrate der Anlage ist die gesamte Prozesszeit je Bogen auf 40 ms begrenzt. „Durch die Wahl sehr einfacher aber hochperformanter Bildverarbeitungswerkzeuge wurde auch diese Vorgabe locker erfüllt“, so Steinbrück.
„Die Zusammenarbeit war sehr professionell“, sagt Sebastian König, Entwicklungsleiter bei MBO. „Es wurde in jeder Projektphase sehr viel Wert auf Präzision und Details gelegt. Positiv waren auch die schnellen Reaktionszeiten, das Projektmanagement und generell die hohe Kompetenz.
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