3D-Technologien auf dem Vormarsch ... - GIT Verlag

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autOMatIOn Der Lichtblick Thorsten Gonschior, Inhaber und Gründer der Firma Spectral Process (Erkelenz, Deutschland), meint, dass die formale Prüfung des Glases so alt wie die Glasproduktion selbst ist. „Und auch heute gibt es immer noch einige Bereiche, in denen die Prüfung manuell und nach Augenschein ausgeführt wird.“ Einige Hersteller verlassen sich auf mechanische Prüfsysteme, die auf direktem Kontakt mit dem Glas basieren. Der Glasbehälter kann dabei gedreht, mit Druckluft gefüllt oder mit einem Taster geprüft werden. Es gibt auch zahlreiche kamerabasierte HighendInspektionssysteme. Aber laut Gonschior gibt es weltweit Glasproduzenten, die keine 250.000 € bis 500.000 € für ein Inspektionssystem ausgeben können oder wollen, selbst wenn der Druck, strenge Qualitätskontrollen einzuhalten (insbesondere bei Behältern für Lebensmittel), groß ist. Die Kosten sind eindeutig ein Thema. Aber immer mehr Produzenten erkennen, dass sie keine große Wahl haben. Sie müssen die hohen Qualitätsstandards erfüllen und den Produktionsprozess verbessern, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen. Als sich einer seiner Kunden an Gonschior zwecks Nachrüstung einer bereits vorhandenen Maschine gewandt hat, war der Unternehmer davon überzeugt, dass er eine kostengünstige Alternative liefern kann. „Das ursprüngliche System hatte eine optische Komponente für die Fehlersuche, aber keinen Prozessor“, sagt er. „Die Maschine war nicht mehr am Markt verfügbar, so dass wir die Idee hatten, einen Teil des gesamten Prüfprozesses durch ein skalierbares Subsystem zu ersetzen.“ Smartes Subsystem lässt die Qualitätskontrolle von Glas erstrahlen Ein heißer Stoff Glas entsteht, wenn eine Mischung aus Siliciumoxid, Natriumcarbonat, Kaliumoxid, Magnesiumoxid und anderen Mineralstoffen auf eine Temperatur von über 1.000 °C erhitzt wird. Wenn das Glas als Behälter verwendet werden soll, wird das geschmolzene Glas in Formen gepresst und kühlt dann ab, das heißt, es wird langsam und kontrolliert in einem Kühlofen gekühlt und danach geprüft. Gonschior nennt sein System „Opening Inspector“, da es die Öffnungen von hohlen Glasbehältern (z. B. Flaschen) auf Risse, Einschlüsse (Blasen und Teilchen) überprüft. „Für die Getränkeindustrie ist es wichtig, fehlerhafte Flaschen aus der Produktionslinie zu nehmen. Alles außer einer glatten Oberfläche kann Verletzungen hervorrufen. Hersteller von Getränken mit Kohlensäure können ruiniert werden, wenn die Flaschen fehlerhaft sind und nicht richtig verschlossen werden können”, sagt er. Außerdem dürfen die Behälter keinen Grat, scharfe Kanten oder Splitter aufweisen, wenn sie die Prüfung bestehen sollen. Die einfache Lösung Der „Opening Inspector“ kann in einer Vielzahl von Maschinen für die Glasprüfung eingesetzt werden. Das „Subsystem“ besteht aus einer Smart Kamera der Matrox Iris PSerie, einer Stromversorgung und einer eigens angefertigten Beleuchtungseinrichtung. Gonschior hat die Kamera der Matrox Iris PSerie aus verschiedenen Gründen ausgewählt. „Sie ist kostengünstig, klein, aber für ihre Größenordnung dennoch leistungsstark“, Das Schmelzen von Quarzsand und Formen von Glas ist ein Verfahren, das es schon seit frühester Zeit gibt. Die Herstellung von Glas ist aber noch lange nicht perfekt, obwohl heutige Produktionsmethoden von einem größeren wissenschaftlichen Kenntnisstand über die Eigenschaften der verschiedenen Zusatzstoffe für die Verbesserung der Haltbarkeit des Glases profitieren. Das Glas kann Blasen oder Sprünge aufweisen, so dass jedes Teil geprüft werden muss. sagt er. Eine Smart Kamera eliminiert auch viel von dem, was er „zusätzliche Entwicklung“ nennt: Gehäuse, Computer, elektrische Verbindungen etc. Aber wichtiger ist, dass „ich nach dem Testen der Iris [Kamera] festgestellt habe, dass Matrox gute Arbeit geleistet hat … Ich habe keine Schwachstellen oder unzureichend funktionierende Hardware oder SoftwareKomponenten gefunden, wie ich sie normalerweise bei [handelsüblichen] Bauteilen finde.“ Als Kern des Systems führt die Kamera der Matrox Iris PSerie nicht nur die visuelle Prüfung durch, sondern liest auch die Sensoren ein und aktualisiert die technische Ausrüstung über digitale I/Os. Für die Messung der Innen und Außenmaße des Behälters und die Lokalisierung von Einschlüssen, Rissen und eingepressten Strukturen verwendet die Software der Anwendung u. a. eine Reihe von Modulen der Matrox Imaging Library (MIL): Blobanalyse, Kantenerkennung und das Metrologiemodul. Das menschliche Auge kann eingepresste Strukturen leicht erkennen, aber für eine Software werden klare Definitionen benötigt. Theoretisch arbeitet der „Opening Inspector“ mit Glas verschiedenster Farben, wobei transparentes, braunes und grünes Glas als Standard betrachtet wird. Die richtigen Bedingungen für die Erfassung verwendbarer Bilder hängen von der Justierung der Intensität der Beleuchtungseinrichtung oder des Kameraverstärkers ab. Bei der Prüfung von transparentem Glas treten dabei die meisten Schwierigkeiten auf. In den „Opening Inspector“ können verschiedene komplexe Subsysteme per Ethernet integriert werden. Gonschior 88 In s p e c t 4/2008 www.inspect-online.com
Der „Opening Inspector“ überprüft die Öffnungen von hohlen Glasbehältern (z. B. Flaschen) auf Risse, Einschlüsse (Blasen und Teilchen), Grate, scharfe Kanten und Splitter plant beispielsweise die Verwendung einer hochauflösenden 2DEinrichtung, um einen Etikettierarm zu steuern. „Die Einbindung netzwerkfähiger Komponenten von Drittherstellern in das Matrox Iris Netzwerk ist einfach und überschaubar“, bemerkt Gonschior. Überlegungen zur Beleuchtung „Glas hat einen schlechten Ruf, was die Ausleuchtung betrifft“, sagt Gonschior. In der Tat entstehen sowohl durch das Material (das Glas) als auch seine Form besondere Herausforderungen. Unter autOMatIOn dem Mikroskop betrachtet, ist Glas uneben, hat eine „Mondoberfläche“ mit Kratern. Diese Unebenheiten beeinflussen die Reflexion und Ablenkung des Lichtes durch die Oberfläche. Das entstehende Bild kann starke Kontraste in der Mikrostruktur des Hintergrundes zeigen. Dieses Problem wird noch durch die rundliche Form der Flasche und Maßabweichungen in der Wandstärke der Flasche verstärkt. Gonschior war in der Lage, viele Beleuchtungsprobleme mit seiner Lösung zu beseitigen. Die Lichtquelle verwendet diffuses Licht. Das führt dazu, dass das Glas an den fehlerhaften Punkten Licht in die Kamera reflektiert (Prüfvektor) „Das klingt einfach, aber die Ausführung war alles andere als einfach“, erinnert sich Gonschior. Eine glänzende Idee Gonschior ist der Meinung, dass der „Opening Inspector“ den Produkten der Mitbewerber überlegen ist. Aufgrund der Entwicklung seines Systems mit der Matrox Imaging Iris PSerie kann er das System zu einem Bruchteil des Preises vieler „etablierter“ Inspektionssysteme für Glas anbieten. Außerdem wollen Produzenten mehr als 400 Behälter pro Minute prüfen. Mit seinem skalierbaren Design fügt Gonschior einfach weitere Kameras in eine bestehende Produktionslinie ein, wenn ein höherer Durchsatz notwendig geworden ist. Sobald Gonschior mit der Robustheit und Stabilität des „Opening Inspector“ beim Einsatz in einer industriellen Umgebung zufrieden ist, plant er, zusätzliche Stationen der Prüfung anzubieten. Diese könnten dann Seitenwände und Böden nach Fehlern untersuchen sowie Punktcode und visuell lesbaren Text erkennen. Die Entwicklung sollte für Gonschior überschaubar sein, da er schon Erfahrungen mit laserbasierten Codelesern hat. Sobald mehr Systeme verkauft und installiert sind, möchte Gonschior ein fernbedienbares Softwarewerkzeug für die zentrale Kontrolle, Statistik, Überwachung und Einrichtung entwickeln. � Kontakte Spectral Process, erkelenz tel.: 02431/9450-985 info@spectral-process.de www.spectral-process.de Matrox Imaging, Dorval, Quebec, Canada tel.: 001/514/822-6000 info@matrox.com www.matrox.com/imaging www.inspect-online.com In s p e c t 4/2008 89
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