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⊲ Praxis-Plus 3D-Bildverarbeitung für den sicheren Gurt Mit Hilfe eines 3D-Bildverarbeitungssystems prüft die Lutz GmbH Bauteile für Kfz-Gurtrückhaltesysteme. STEMMER IMAGING lieferte dem Unternehmen die dafür erforderlichen Bildverarbeitungskomponenten und unterstützte es bei der Realisierung ihrer ersten 3D-Anlage. Die Grundflächen der geprüften Kunststoffteile müssen absolut plan sein und die Teile dürfen keine Risse oder Grate aufweisen. Auf den ersten Blick lässt sich die Funktionalität des unscheinbaren weißen Kunststoffteils nicht erkennen, das in den Inspektionsanlagen der Lutz GmbH geprüft und sortiert wird. Es hat jedoch als Teil eines Gurtrückhaltesystems in Kraftfahrzeugen eine im Ernstfall lebensrettende Aufgabe. »Die Grundflächen dieser Elemente des Sicherheitsgurts müssen absolut plan sein, um ihre Funktion korrekt erfüllen zu können«, erklärt Geschäftsführer Günther Lutz eine wesentliche Anforderung. »Darüber hinaus dürfen die Teile keine Risse oder Grate aufweisen«, ergänzt Michael Müller, der als technischer Experte für den Aufbau der Prüfanlage verantwortlich war. Bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 40 Teilen pro Minute war schnell klar: Diese Aufgabe kann nur durch ein leistungsfähiges Bildverarbeitungssystem gelöst werden. Die Randbedingungen für die Entwicklung der Inspektionsanlage waren dabei alles andere als einfach, denn zum einen gehören Planaritätsprüfungen zu den anspruchsvolleren Tests für die Bildverarbeitung, und zum anderen erschwerte der weiße Kunststoff durch seine Lichtstreuung die Bildauswertung. »Wir hatten uns bereits einige 2D-Bildverarbeitungsansätze sowie kompakte, intelligente 3D-Systeme angesehen und diese getestet, konnten die Aufgabe damit aber nicht lösen«, erinnert sich Müller. »Eine Lösung fand sich erst, als wir die Teile mit 3D-Bildverarbeitung auf Triangulationsbasis prüften. Auf diesem Feld hatten wir bisher noch keine Erfahrun- gen gesammelt, doch mit Unterstützung von STEMMER IMAGING konnten wir dann letztendlich doch schnell ein passendes System entwickeln.« Erfolg mit 3D-Bildverarbeitung Das System, das Lutz zur Prüfung der Kunststoffteile realisiert hat, besteht aus folgenden Bildverarbeitungskomponenten: Ein linienförmiger Laser des Herstellers Z-Laser beleuchtet die Bauteile, die über ein Transportband durch die Prüfmaschine geführt werden. Eine 3D-Kamera von Automation Technology ist mit einem Winkelversatz zur Laserlinie über dem Band montiert und nimmt die Laserprofile nach dem Triangulationsprinzip auf. Common Vision Blox, die Bildverarbeitungsbibliothek von STEMMER IMAGING, ist an dieser Bildakquisition beteiligt und stellt den Treiber für den Einzug der 3D-Bilder zur Verfügung. Die so aufgenommenen 3D-Bilder werden mit Hilfe der 3D-Bildverarbeitungssoftware 3D Express von Aqsense metrisch kalibriert und in 3D-Punktewolken überführt. Darauf erfolgt wiederum in 3D Express ein Ebenenfit sowie die Rückprojektion des 3D-Bildes in ein 2D-Grauwertbild in die gefittete Ebene. Die- Das Bildverarbeitungssystem besteht aus einem Linienlaser von Z-Laser, einer 3D-Kamera von Auto mation Technology und einem Industrie- PC, auf dem die Softwarepakete 3D Express von Aqsense und Sherlock von Teledyne DALSA für die Bildauswertung sorgen. Michael Müller von Lutz (links) und Dr. Tobias Henzler von STEMMER IMAGING besprechen die Auswertung eines Bauteils. ses 2D-Bild enthält weiterhin die metrisch kalibrierten Koordinaten des Prüfobjekts, kann aber im nächsten Schritt mit konventionellen 2D-Werkzeugen ausgewertet werden. Eine Grauwertstufe entspricht dabei einer Höhe von wenigen μm. Die Auswertung der so umgerechneten Bilder erfolgt mit der Bildverarbeitungssoftware Sherlock von Teledyne DALSA, die Müller besonders lobend hervorhebt: »Wenn ein Unternehmen wie unseres Maschinenbauprojekte umsetzt, ist die Kombination aus 3D Express und Sherlock die optimale Plattform. Die beiden aufeinander abgestimmten Werkzeuge bieten eine riesige Flexibilität und erlauben das Umrechnen von verschiedenen Datenstrukturen sowie eine einfache Kalibrierung.« Den Prüfablauf für die Inspektion der Sicherheitsgurtelemente mit Sherlock hat Müller selbst erstellt und ist seitdem begeistert von dieser Technik: »Mich interessiert 3D-Bildverarbeitung sehr und ich möchte sie künftig auch in anderen Maschinen einsetzen, wo es technisch Sinn macht.« Im beschriebenen System laufen die Teile zunächst auf dem Transportband weiter durch die Maschine und werden am Ende der Förderstrecke ausgeblasen. Je nach Beurteilung des Bildverarbeitungssystems landen sie dort in Behältern für Gut- oder Schlechtteile, für die im System eine maximale Stückzahl eingegeben werden kann. Sobald die maximale Füllmenge eines Behälters erreicht ist, stoppt die Maschine und zeigt dem Anlagenbediener an, dass ein Kistenwechsel erforderlich ist. »Wir sind mit dieser Anlage bisher komplett reklamationsfrei, d.h. alle Teile, die wir als gut erkannt haben, waren auch tatsächlich in Ordnung«, freut sich Geschäftsführer Lutz über das Ergebnis der Entwicklung. Bei bisher rund 6 Millionen geprüften Teilen hat er allen Grund, stolz auf die Anlage zu sein. 06 STEMMER IMAGING NEWSLETTER Dezember 2015
SCHWEIZ LIECHTENSTEIN ⊲ Praxis-Plus Schnelle Realisierung der Anlage Sehr zufrieden äußern sich Lutz und Müller über die Zusammenarbeit mit STEMMER IMAGING. »Besonders positiv empfand ich die schnelle Realisierung des Bildverarbeitungsteils der Anlage. An die für unsere Anwendung optimalen Komponenten haben wir uns nach der ersten Kontaktaufnahme mit STEMMER IMAGING in Form einer Machbarkeitsstudie im Labor herangetastet und so die finale Kombination zusammengestellt«, beschreibt Müller die Entwicklungsphase. Sehr hilfreich war dabei nach seinen Worten die Unterstützung in Bezug auf die 3D-Bildverarbeitung, die für Müller ja Neuland darstellte. »Zwischen der Bestellung der ausgewählten Bildverarbeitungskomponenten und dem Start des Serienbetriebs lagen dann gerade einmal drei Monate – das hat meine Erwartungen übertroffen«, so Müller. Möglich wurde die schnelle Realisierung auch dadurch, dass mit 3D Express und Sherlock eine aufeinander abgestimmte Kombination zweier Softwarelösungen mit grafischer Benutzeroberfläche zur Verfügung steht. Damit kann die 3D-Bildaufnahme und metrische Kalibrierung mit der eigentlichen Bildauswertung einfach konfiguriert werden, ohne dass Programmierkenntnisse notwendig wären. Das eröffnet einen leichten und schnellen Zugang zu Lösungen, die ohne 3D-Bildverarbeitung nicht möglich wären. Die gewonnene Zeit hat der Abteilungsleiter in die Optimierung der Anlage bei der Prüfung anderer Prüfobjekte investiert. »Als Lohnsortierer steht die Lutz GmbH ja vor der besonderen Herausforderung, dass die Maschinen schnell auf neue oder bereits zu einem früheren Zeitpunkt gelaufene Prüfobjekte eingestellt werden müssen«, erläutert Müller. Ein wichtiges Ziel sei dabei die Reproduzierbarkeit: »Die Ergebnisse müssen auch dann noch stimmen, wenn die Maschine zwischenzeitlich für eine andere Prüfaufgabe umgerüstet und im Einsatz war.« Müller hat bereits Ideen für die Weiterentwicklung dieser und anderer Anlagen: »Wir planen, das System noch zu erweitern und z.B. mehrere Ausgänge für verschiedene Gutteile einzubauen. Damit könnten wir dann auch eine feinere Sortierung von ähnlichen Produkten realisieren.« Durch verschiedene Optimierungen will Müller außerdem die Geschwindigkeit der Anlage bis auf 60 Teile pro Minute steigern und eine schnellere Umstellung auf andere Prüfobjekte realisieren. Zudem hat Müller während der Zusammenarbeit mit STEMMER IMAGING ein neues System kennen gelernt, das er gerne in künftigen Anlagen einsetzen will, wenn es technisch Sinn macht: »Trevista habe ich mir während einer Schulung in Puchheim genauer angesehen und bin von diesem Ansatz überzeugt. Ich sehe dafür auch viel Potenzial für unsere Anlagen.« ⊲ KURZPORTRAIT LUTZ Die beschriebene Anwendung ist nur ein Beispiel für die Aufgabenstellungen, auf die sich die Lutz GmbH (www.lutz-optischesortierung.de) spezialisiert hat. »Wir sind ein Lohnsortierer und überprüfen mit unseren Maschinen verschiedenste Objekte wie Dichtringe, Steckereinsätze und ganz allgemein gesagt mechanische Funktionsteile aller Art«, so Günther Lutz. »Wir kontrollieren und sortieren Objekte aus unterschiedlichsten Materialien wie Kunststoff, Gummi oder Metall und sorgen dafür, dass nur vollständig funktionstüchtige Teile in die weiteren Fertigungsprozesse gelangen. 90 Prozent unserer Aufträge kommen dabei aus der Automobilindustrie.« ⊲ Praxis-Plus Das Ziel heißt Japan-Qualität Scanware Electronic prüft Tabletten in Blisterverpackungen nach dem Versiegeln. Bis zu sechs wassergekühlte 3-CCD-Farbkameras von JAI und die enge Zusammenarbeit mit STEMMER IMAGING waren wesentliche Faktoren für einen optimalen Systemaufbau auf engem Raum. Japan-Qualität heißt das Zauberwort für Hersteller pharmazeutischer Produkte. Mehr als in anderen Kulturen verlieren japanische Konsumenten schon bei kleinsten optischen Fehlern das Vertrauen in die Herstellungsprozesse und die Gesamtqualität eines Produkts. Medikamente werden so bereits aufgrund kleinster optischer Fehler nahezu unverkäuflich. Diesem hohen Qualitätsanspruch im Bereich der Füllgut- und Verpackungsmittelkontrolle von pharmazeutischen Produkten stellt sich Scanware Electronic schon seit Jahren. »Als international tätiges mittelständisches Unternehmen entwickeln und produzieren wir bereits seit 1989 Inspektionssysteme für Verpackungsanlagen in der pharmazeutischen Industrie«, berichtet Scanware-Geschäftsführer Harald Mätzig. »Schon 1993 brachten wir das erste farbfähige System auf den Markt und entwickelten in den folgenden Jahren verschiedene Prüf- und Kontrollsysteme für alle relevanten Prozessschritte entlang der Verpackungslinie.« Zunehmend komplexere Anlagen Die Anforderungen an Systeme zur Überprüfung von Tabletten und Blistern steigen aufgrund der zunehmenden Produktionsgeschwindigkeiten und immer neuer Blisterformen seit Jahren ständig. Dies führte bei Scanware zur kontinuierlichen Entwicklung noch leistungsfähigerer Prüfanlagen und zur Optimierung der dafür eingesetzten Bildverarbeitungssysteme. Das Erfüllen der Japan-Qualität betrachteten die Experten bei Scanware dabei als separate Aufgabenstellung. Scanware-Entwicklungsleiter Dirk Schneider nennt als Auswurfgründe für das Produkt selbst Lackierfehler oder Partikel an der Tablette oder am Lack sowie Mit bis zu sechs nebeneinander angeordneten 3-CCD-Kameras vom Typ JAI CV-M9 CL überprüft die Scanware-Anlage die durchlaufenden Blisterbahnen auf Fehler. www.stemmer-imaging.ch STEMMER IMAGING 07
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