Anzeige
Anzeige

3D-Inspektion bei 600m/s

Feinste 3D-Strukturen inline mit hohem Tempo prüfen

Wie prüft man inline schnelllaufende Folien und Papiere, die 3D-Strukturen aufweisen? Diese Frage beantwortet ein Transferprojekt des Spitzenclusters it´s OWL (Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe). Die BST Eltromat, Spezialist für die Inline-Prüfung von bahnförmigen Produkten, arbeitete dabei mit dem Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule Ostwestfalen-Lippe zusammen.

 (Bilder: Institut für industrielle Informationstechnik (inIT))

(Bilder: Institut für industrielle Informationstechnik (inIT))

Inline-Inspektionssysteme für die Bahnverarbeitung – d.h. für bahnförmige Produkte wie Dekorfolien oder bedruckte Verpackungskartonagen – arbeiten mit sehr hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit. Im Extremfall muss Material, das mit bis zu 600m/s gefördert wird, auf Unregelmäßigkeiten in der Größenordnung bis herab zu 0,001mm geprüft werden. Das stellt hohe Anforderungen sowohl an die bildgebenden Verfahren als auch an die Geschwindigkeit der Auswertung. Unter diesen Bedingungen erweisen sich die Prüfsysteme von BST eltromat als sehr leistungsfähig. Das 1979 gegründete Unternehmen mit Hauptsitz in Bielefeld beschäftigt heute rund 600 Mitarbeiter und ist in der bahnverarbeitenden Industrie weltweit als Spezialist für Inline-Kontrollsysteme bekannt. Die Anforderungen an solche Systeme steigen, da neue Drucktechnologien z.B. eine 3D-Beschichtung von Oberflächen ermöglichen, die zusätzliche Funktionalitäten wie Authentifizierung und Datenspeicherung erfüllt. Dazu gehört das Drucken elektronischer Schaltkreise oder haptischer Elemente wie z.B. Brailleschrift, die zur Identifizierung von Produkten beitragen können. Eine wichtige Rolle spielt hier die Gestaltung und Produktion von fälschungssicheren Produkten bzw. Verpackungen. Mit den bisher genutzten Verfahren lassen sich 3D-Oberflächenstrukturen nicht oder nur unzureichend prüfen. Deshalb sah BST eltromat die Notwendigkeit, entsprechende Entwicklungsarbeit zu leisten. it’s OWL bot die Möglichkeit zusammen mit dem inIT, eine der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der industriellen Informationstechnik, diese Aufgaben in einem Transferprojekt anzugehen.

BST Eltromat ist weltweit anerkannter Spezialist für Qualitätssicherungssysteme ? u.a. für die Inline-Inspektion von bedruckten Papieren, Kartons und Folien während der Bahnverarbeitung. (Bild: it´s OWL Clustermanagement GmbH)

BST Eltromat ist weltweit anerkannter Spezialist für Qualitätssicherungssysteme ? u.a. für die Inline-Inspektion von bedruckten Papieren, Kartons und Folien während der Bahnverarbeitung. (Bild: it´s OWL Clustermanagement GmbH)

Evaluation geeigneter Prüfverfahren

Gegenstand des Transferprojektes war nicht nur die Auswahl des geeigneten Bildverarbeitungsverfahrens zur 3D-Inspektion feiner Strukturen, sondern auch die Betrachtung der gesamten Prozesskette, einschließlich der Auswertung der Daten. Sie muss in sehr kurzer Zeit erfolgen, sonst können als fehlerhaft erkannte Bahnsektionen nicht mehr markiert bzw. nachverfolgt oder ausgeschleust werden. Die Komplexität der Algorithmen darf sich daher nicht negativ auf die Auswertungszeit auswirken. Zugleich sind einheitliche, aber dennoch flexible Kommunikationsverfahren notwendig, die einen konsistenten Datenaustausch ermöglichen. Die beiden Partner teilten das Projekt in fünf Arbeitspakete auf. Eins davon war eine Marktrecherche zum aktuellen Stand der optischen 3D-Messtechnik, ein anderes die Entwicklung eines praxisnahen Szenarios zur Implementierung eines prototypischen Inspektionssystems. Dabei spielte auch die Fähigkeit des Selbstlernens eine Rolle. Idealerweise ist ein solches System in der Lage, sich selbsttätig an die aktuellen Produktionsumstände wie z.B. veränderte Oberflächenbeschaffenheit oder wechselnde äußere Umstände (Temperatur, Feuchtigkeit …) anzupassen.

Lichtfeldtechnik und photometrisches Stereo

Die Experten des inIT identifizierten u.a. neun optische Prüfverfahren, die prinzipiell geeignet sind für den Anwendungsfall. Dazu gehörten u.a. Stereovision, digitale Streifen-/ Musterprojektion, CCT-Sensorik, Photogrammmetrie und Lichtfeldtechnik. Die Verfahren wurden im Hinblick auf ihre Praxistauglichkeit unter den gegebenen Bedingungen der 3D-Inspektion von Oberflächen mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit untersucht. Im Zuge dieser Untersuchungen wurden auch reale Objektmuster z.B. aus Gummi (Reifenproduktion) und Verpackungskarton sowie mit Klarlack aufgetragene haptische Elemente auf Karton getestet. Bei den gegebenen hohen Anforderungen – 3D-Prüfung bei Bahngeschwindigkeiten bis 600m/s und Fehlergrößen bis 0,001mm – führt eine Kombination aus Lichtfeldtechnologie und photometrisches Stereo zu den besten Resultaten. Bei der Lichtfeldtechnologie werden mittels einer farbcodierten Beleuchtung mehrere Aufnahmen des sich bewegenden, zu prüfenden Materials gemacht. Gruppen von RGB-LEDs beleuchten das Material dabei aus verschiedenen Perspektiven. Mit der Bewegung entstehen simultan mehrere Bilder der Oberfläche. Durch Kombination bzw. Vergleich der verschiedenen Aufnahmen lassen sich Informationen über Farbe, Glanz und 3D-Eigenschaften extrahieren.

Anzeige

Empfehlungen der Redaktion

Das könnte Sie auch interessieren

Die Idee zur ‚virtuellen Bildverarbeitung‘, das heißt, Inspektionsvorgänge komplett im Rechner zu simulieren, entstand während der Zusammenarbeit der AG Computergrafik der TU Kaiserslautern und der Abteilung Bildverarbeitung des Fraunhofer ITWM im Leistungszentrum Simulations- und Software-basierte Innovation. Die Kooperation besteht schon seit vielen Jahren und führte nun zur Gründung einer internationalen Forschungsgruppe.

www.itwm.fraunhofer.de

Anzeige

Am 09. August 2018 hat die neu gegründete Firma Gpixel NV, Anbieter von CMOS-Image-Sensor-Lösungen, seinen Betrieb in Antwerpen aufgenommen. Finanzielle und operative Unterstützung bekommt das Unternehmen von Gpixel Inc.

www.gpixelinc.com

Anzeige

Die Comet Group erzielte im ersten Halbjahr 2018 ein Umsatzwachstum von 4.4%, gegenüber dem Rekordumsatz des Vorjahres, auf 232.4Mio.CHF (H1 2017: 222.6 Mio.CHF).

www.comet-group.com

Anzeige

(Bild: Stemmer Imaging AG)

Stemmer Imaging hat eine Absichtserklärung zur Kooperation mit dem chinesischen Anbieter von industrieller Bildverarbeitungstechnik, Nanjing Inovance Industrial Vision Technology, geschlossen. Nanjing Inovance ist eine Tochtergesellschaft der börsennotierten Shenzhen Inovance Technology Co., Ltd., einem der führenden Hersteller von Automatisierungskomponenten in China.

 

www.stemmer-imaging.de

Anzeige

Die Basler AG schließt das erste Halbjahr mit leichtem Umsatzwachstum und hoher Profitabilität ab. In den ersten sechs Monaten 2018 betrug der Konzernauftragseingang 79,8 Mio.€ (Vorjahr: 100,4 Mio.€ ,-21 %). Der Konzernumsatz lag mit 83,4 Mio.€, 6 % über dem Vorjahresniveau (78,5 Mio.€).

www.baslerweb.com

Bild: Landesmesse Stuttgart GmbH

Knapp 20 Firmen aus dem Bereich der optischen Messtechnik sind auf der Messe AMB (18.-22. September, Stuttgart) in Halle 7 zu finden. Insgesamt präsentieren knapp 1.500 Aussteller aus 30 Ländern neueste Entwicklungen bei Werkzeugmaschinen.

 

www.messe-stuttgart.de

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige