Datenfusion

Kombination 3D-Punktewolke mit Thermografie

Neue Kameragenerationen ermöglichen es auf Bilderzeuger in unterschiedlichen Wellenlängen zurückzugreifen. Hierzu gehören die immer günstiger werdenden Thermokameras sowie 3D-Systeme. Die Fusion von Sensordaten unterschiedlicher Messsysteme ermöglicht es dabei, erweiterte Prüfungen zu realisieren, die vorher nicht möglich waren.
So musste bei einer Verpackung die Dichtheit des Siegelrandes geprüft werden. Dabei sollte sicher gestellt werden, dass sich kein abgefülltes Material im Siegelrand befindet, da dieses zu Undichtheiten und damit zum Verderben des abgefüllten Produktes führen könnte. Da zudem das Produkt in unterschiedlich gelabelten Produktbehältern abgefüllt wird, sollte die Prüfung unabhängig von der Verpackung erfolgen, d.h. ob die Siegelung funktioniert hat und der Siegelrand gleichmäßig gebördelt wurde. Da sich von außen nicht erkennen lässt, ob sich Material zwischen dem Basisverpackungskörper und dem Deckelfoliensystem befindet, kommen klassische Kamerasysteme hier an ihre Grenzen. Auch Strukturen auf der Oberflächen lassen sich damit nicht sicher detektieren. Für die Bördelstrukturen, bot sich eine 3D-Auswertung an. Bei den Überlegungen, wie man den fehlerhaften Verschluss oder Produktreste im Verschlussbereich sicher erkennt, gab die Analyse des Produktionsprozesses den entscheidenden Hinweis. Das Produkt ist – bevor es abgefüllt wird – heiß, d.h. das Verpackungsgefäß, das hauptsächlich aus Aluminium besteht, hat die Temperatur der Produktionsmaschine. Ein Versuch mittels einer Wärmebildkamera zeigte, dass der Temperaturunterschied zwischen Verpackung und Produkt leicht zu detektieren ist. Das System funktioniert auch im Verschlussbereich, bei dem bereits eine geringe Produktmenge ausreicht, um einen Fehler zu detektierten. In diesem Fall ist nicht die Temperatur des Produktes der entscheidende Faktor, sondern die schlechtere Wärmeleitung durch das Produkt im Siegelbereich.

Datenfusion in der SPS

Bei der beschriebenen Prüfung kommen zwei unterschiedliche Kamerasysteme zum Einsatz: Zum einen ein 3D-Triangulationsscanner für die Auswertung des Siegelrands und eine Thermografie-Kamera für die eigentlichen Dichtheitskontrolle der Naht. Änderungen von Farbe und Struktur der Oberfläche, die sich je nach Verpackung ändern kann, spiegelt sich allerdings nur peripher im Bild der Thermografiekamera wider, d.h. dass bei unterschiedlichen Bedruckungen keine Änderungen des Prüfprogramms erfolgen muss. Ein weiterer Vorteil der Thermografie ist, dass die Temperatur des verpackten Produktes überwacht werden kann, und somit nicht nur eine defekte Verschweißung erkannt wird, sondern auch Fehler in der Prozesstemperierung. Die intelligente Thermografiekamera EyeCheck Thermo 1000 kann diese Prüfaufgabe autonom erledigen und die Ergebnisse an die Maschinensteuerung übermitteln, an der auch die 3D-Auswertekamera angeschlossen ist. Die SPS-Ankopplung beider Systeme erfolgt über Profinet. In der Steuerung werden die einlaufenden Ergebnisse beider Prüfungen – die jeweils um eine Maschinenposition verschoben erfolgt – zusammengeführt und um weitere drei Positionen bis zur Ausschleusung verzögert. Da die EyeVision Software für die Prozesskommunikation den Profinet Stack integriert hat, wird eine Prozessankopplung einfach über einen passenden Befehl realisiert, über den die Software mit der SPS kommuniziert. Das Zusammenstellen der Bildverarbeitungslösung über den Drag&Drop-Befehlssatz für Thermographie und 3D-Bildauswertung erfolgt ebenfalls über Ethernet. Ein weiterer Vorteil der Hardwareplattform hat sich erst im Nachgang herausgestellt. Als das Prüfsystem auch noch Barcode (EAN) lesen sollte, konnte einfach ein VisionSensor direkt über Profinet an die Maschine angeschlossen werden.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Wie können komplette 3D-Daten erfasst, interne Defekte in Gussteilen erkannt und sogar deren 3D-Koordinaten bestimmt werden? Das Unternehmen Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH hat ein informatives Video veröffentlicht, in dem die Inline-Prozessinspektion mit dem Zeiss VoluMax in der Leichtmetallgießerei am BMW-Produktionsstandort Landshut veranschaulicht wird.

Anzeige

Klassische Wärmebildkameras benötigen einen mechanischen Shutter, mithilfe dessen ca. alle 2 bis 3 Minuten Referenzdaten zur Kalibrierung der Wärmebilddarstellung und der Temperaturmessung aufgenommen werden. Jedoch erzeugt das Schließen des Shutters ein Geräusch und die Videoaufzeichnung ist während dieser Zeit unterbrochen. Daher hat Tamron nun ein Shutter-loses Wärmebildkameramodul auf Basis eines amorphen Silikonwärmebildsensors entwickelt. Dieser Sensor verfügt über eine exzellente Temperaturwiedergabe selbst wenn sich seine eigene Temperatur verändert.

www.tamron.eu

Der Industriescanner VTCIS ist in der Lage, im Druckbild fehlende Nozzles bei einer Auflösung von 1.200dpi automatisch zu detektieren. Da der CIS (Compact Image Sensor) nicht das komplette Bild einzieht, sondern nur bestimmte Bereiche scannt, wird die Datenverarbeitung vereinfacht und die Datenmenge deutlich reduziert. Außerdem garantiert die integrierte Flüssigkeitskühlung Farbstabilität über den gesamten Druckprozess hinweg und schließt Farbabweichungen aus. Dank einer Zeilenrate von bis zu 250kHz und einer Abtastgeschwindigkeit von bis zu 20m/s ist der Scanner für sehr schnell laufende Druckprozesse bestens geeignet.

www.tichawa.de

Die neuesten Versionen der 3D-Kameras für Lasertriangulation erreicht Triangulationsraten von bis zu 68kHz. Die Kamera basiert dabei auf einem 2/3″ Hochgeschwindigkeitssensor von Cmosis, der auch bei schwachen Lichtverhältnissen eine hervorragende Leistung erbringt. Als Schnittstelle verwendet die 3D05 das standardisierte GigEVision-Interface. Für eine einfache Integration und Synchronisierung besitzt die Kamera eine komplette, in die Kamera integrierte Drehgeberschnittstelle (RS422 und HTL). Das HTL-Interface ermöglicht dabei auch einen stabilen und effizienten Einsatz in der Schwerindustrie oder Bereichen mit starken elektrischen Störquellen.

www.photonfocus.com

Sensoren bis zu 1/1.2 und 1″ wurde die HF-XA-5M Objektivserie von Fujinon entwickelt. Die Objektive erreichen eine konstant hohe Auflösung von 5MP über das gesamte Bildfeld – bei einem Pixelabstand von 3,45µm. Dies gilt bei offener Blende ebenso wie bei verschiedenen Arbeitsabständen. Mit 29,5mm Außendurchmesser eignen sich die Objektive für platzkritische Anwendungen.

www.polytec.de

Die Messsoftware Wave ist für den hochpräzisen Wegmesssensor IDS3010. Damit können Messdaten in Echtzeit analysiert, verarbeitet und ausgewertet werden. Die Software verfügt über verschiedene Funktionen zur Visualisierung und Analyse von Daten, beispielsweise können die angezeigten Messdaten vergrößert/verkleinert werden oder die Datenvisualisierung kann gestoppt werden, um bestimmte Zeitbereiche zu analysieren. Außerdem ist eine Live Fast-Fourier-Transformation von Messwerten implementiert.

www.attocube.com

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige