Teil 3 (0,8 MB) - Verpackungs-Rundschau

METPACK
Der rechnerische Dreh
Druckbildkontrolle auf runden Flächen
In der Produktion von Verpackungen
zählt längst mehr als nur der funktionale
Aspekt. Täglich müssen sich Konsumenten
zwischen einer Vielzahl von
Produkten entscheiden, dabei ist der
erste Eindruck oft entscheidend. Verpackungen
transportieren Werbebotschaften
und beeinflussen maßgeblich
die Kaufentscheidung. Es ist darum
nicht verwunderlich, daß bei der Herstellung
auch im optischen Bereich
strenge Qualitätsmaßstäbe gelten, die
nur im Rahmen einer Automatisierung
erfüllt werden können.
Die 100%-ige Kontrolle von bedruckten
runden Oberflächen, wie
z.B. Dosendeckeln oder -unterteilen
in schnell laufender Produktion
war bisher problematisch. Die Inspektion
durch ein industrielles Bildverarbeitungssystem
basiert auf dem Referenzvergleich
des Prüflings mit zuvor aufgenommenen
und abgespeicherten Daten eines Gutmusters.
Dazu müssen beide Bilder präzise
„übereinandergelegt“ werden. Um also
einen komplexen Druck auf einer runden
Fläche detailliert kontrollieren zu können,
wäre zunächst eine exakte rotatorische
Ausrichtung des Prüflings unter der Kamera
erforderlich.
Bei den hohen Produktionsgeschwindigkeiten
der industriellen Fertigung läßt
sich dies jedoch mechanisch nicht realisieren.
Oft bleibt nur die Möglichkeit,
den Druck vor dem Ausstanzen und Formen
auf dem Blech zu prüfen, wo der
Winkel des Druckbildes konstant ist. Die
Kontrolle auf Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschädigung
erfordert dann einen
zweiten Prüfdurchgang, dabei können
allerdings Verschiebungen des Druckbildmittelpunktes,
die beispielsweise durch
eine fehlerhafte Stanzung entstehen, nicht
mehr erkannt werden. Selbst geringfügige
Mängel sind jedoch in diesem Bereich für
das ästhetische Empfinden des Konsumenten
sehr störend und beeinträchtigen
den Verkaufserfolg.
Beiersdorf setzt auf Innovation
Bei Beiersdorf in Hamburg entschied man
sich darum für eine neue Methode zur
automatisierten 100-%igen Endkontrolle
von Cremedosen und setzte als erstes
Unternehmen das OptiControl DDKS der
Firma Tema Teubner & Mandewirth aus
Schwelm ein. Die neue Bildverarbeitungssoftware
macht jede mechanische Drehung
der Teile unnötig. Der Computer
kann das Kamerabild so verarbeiten, wie
er es braucht: durch eine rechnerische
Drehung rotatorische präzise ausgerichtet.
Für den Anwender selbst ist dies ein
Vorgang im Hintergrund. Die Bildschirmanzeige
bietet jedoch neben der farbig differenzierten
Fehleranzeige und der Statistik
auch die Lagedaten des Prüflings an.
Der gesamte Kontrollvorgang wird permanent
protokolliert und statistisch ausgewertet.
Dadurch sind wertvolle Hinweise
auf mögliche Fehlerursachen gegeben.
Die Gestaltung der Hardware ist so variabel
wie möglich und so fix wie nötig:
Bei der Umrüstung auf einen anderen Produkttyp
sind keine Eingriffe zur Justage
erforderlich, obwohl sehr unterschiedliche
Dosendeckel bzw. Dosenunterteile
anfallen, die im Bereich von 42 mm bis
113 mm Durchmesser und 4 mm bis
45 mm Höhe liegen. Ein Lichtsystem aus
acht einzeln schalt- und steuerbaren
ringförmigen Leuchtstoffröhren in einem
Diffusionssystem ermöglicht hierbei die
optimale Ausleuchtung unterschiedlicher
Prüflinge. Für Typen, die einmal im System
erfaßt sind, erfolgt die optimale
Einstellung bei jedem Wiederaufruf automatisch.
Die Transportgeschwindigkeit liegt bei
neun bis elf Teilen pro Sekunde, zu schnell
für das menschliche Auge. Die CCD-Matrix-Vollbildkamera
(progressive scan, s/w,
asynchron reset) hingegen liefert ohne
Ein Niveauverschluß wird mittig, rechnerisch
positioniert – in die Null-Grad-Position gedreht
Foto: Trema
Zeitverlust bis zu 15 digitale, für die Kontrolle
einzeln verwertbare Bilder pro
Sekunde zur Verarbeitung an den Rechner.
Dabei „schaut“ sie sehr genau hin:
Jeder mm 2 wird von mindestens 80 Pixeln
dargestellt. Die Kamerainstallation ist
fix, Anpassungen an verschiedene Produkthöhen
erfolgen systemgesteuert.
Alle Teile, die nicht 100%ig den vorab
definierten Qualitätsmerkmalen entsprechen,
werden vollautomatisch ausgeschleust.
Das Abblasen fehlerhafter Teile
unterliegt ebenfalls einer Überprüfung.
Der gesamte Kontrollprozeß kann zeitsparend
mit wenigen Dateneingaben gesteuert
werden. Der über dem Transportband
schwenkbare Monitor ist dabei
jederzeit bequem zugänglich.
Die neue Software
Die Qualitätsanalyse umfaßt sowohl die
Maßhaltigkeit und Beschädigungsfreiheit
der Teile einschließlich des Rollrandes
(Rundheitskontrolle) als auch die Qualität
des Druckbildes hinsichtlich Position,
Farbtreue und Fehlerfreiheit von Schrift
und Grafik (Druckbildkontrolle) – all dies
in Sekundenbruchteilen auf der Basis einer
einzigen monochromen Kameraaufnahme
und des dazugehörigen Referenzbildes.
Seitlich sind die Teile auf dem Transportband
mit einem Schwankungsbereich
bis zu 5 mm geführt, die rotatorische
Ausrichtung dagegen ist völlig beliebig.
Während des Inspektionsvorgangs bestimmt
nun die Bildverarbeitungssoftware
die Position, den Mittelpunkt und die
Winkellage des Prüflings. Danach wird die
Aufnahme rechnerisch in eine Null-Grad-
Position gedreht, die den Vergleich mit
dem Referenzbild ermöglicht. Die Auswertung
erfolgt durch eine Grauwertanalyse,
die in diesem Fall auch zur Bestimmung
der Farbtreue geeignet ist. Falls erforderlich,
kann das OptiControl DDKS jedoch
ebenso mit einer Colour-Kamera ausgerüstet
werden.
So komplex die Aufgabenstellung auch
sein mag, die Anwendung des Systems
muß einfach bleiben und das Ergebnis
zuverlässig sein. Nur so ergibt sich eine
Steigerung der Qualität bei gleichzeitiger
Senkung der Kosten. Das OptiControl
DDKS von Tema leistet dazu in der Produktion
von Beiersdorf täglich einen Beitrag.
Metpack: Halle3/02
72 Verpackungs-Rundschau 5/1999