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Industrielle Automation 1/2017

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Industrielle Automation 1/2017

Schnell, präzise,

Schnell, präzise, modular Skalierbares Inspektionssystem erfasst nahezu alle Fehler im Produktionsprozess der Folienherstellung und sorgt für einwandfreie Qualität Um Fehler in Kunststofffolien frühzeitig und sicher identifizieren zu können, haben zwei Unternehmen ein Inspektionssystem entwickelt, in dem bis zu zehn synchronisierte Kameras zum Einsatz kommen. Diese sind jeweils mit einem Frame Grabber ausgestattet, sodass Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 1 200 m/min realisierbar sind. Auf Basis dieser Bildverarbeitung gewährleistet das skalierbare System nicht nur schnelle Prozesse, sondern auch die notwendige Qualität des Endproduktes. Bei genauerem Hinsehen findet man Kunststofffolien in unterschiedlichsten Stärken und Farben – transparent bis undurchsichtig (opak), strukturiert oder beschichtet – in nahezu allen Lebensbereichen und Branchen. Die Anwendungen reichen von Flachbildschirmen, Handydisplays, Pharma-Tablettenblister oder Lebensmittelverpackungen bis hin zu Babywindeln. Produziert werden Kunststofffolien rund um die Welt und rund um die Uhr in riesigen Anlagen. Die Qualität der Folien hängt von vielen Parametern ab. Qualitätsüber- wachung und -sicherung im laufenden Produktionsprozess sind daher entscheidend für die Qualität des Endprodukts. Bezüglich der Qualität von Kunststofffolien gibt es unterschiedliche Standards. Die spezifischen Ansprüche werden zwischen Herstellern und Anwendern individuell vereinbart. Dabei spiegeln Art und Anzahl der zulässigen Fehler zwangsläufig den Aufwand für die Herstellung, also letztlich den Preis der Folien wider. „Einfach gesagt: In einer Käseverpackung will niemand eingeschweißte Insekten sehen, beim Blick auf einen TFT-Bildschirm sollten keine trüben Stellen auffallen und in der Isolation von Hochspannungskabeln sind Löcher defi nitiv nicht erwünscht“; erläutert Mendo Gusevski, Projektmanager beim Unternehmen OCS, das auf die optische Qualitätssicherung von Polymeren und den daraus produzierten Folien spezialisiert ist. Materialfehler zuverlässig erkennen Der Messbereich relevanter Fehler in extrudierten Folien hängt meist von deren geplanter Verwendung ab. Bei Verpackungsfolien (PET) müssen Fehlergrößen zwischen 150 und 500 μm erkannt werden. Bei technischen Folien betrachtet man die Größenordnung von 50 bis 200 μm, bei Oberflächenschutzfolien beispielsweise von 60 bis 160 μm und bei Folien mit speziellen optischen Eigenschaften kann es erforderlich sein, Fehler von 25 bis 100 μm sicher zu erkennen. Fehler entstehen beim Extrusionsprozess durch nicht korrekt aufgeschmolzenes Material (sogenannte Stippen oder Anbrenner), Fischaugen, Dünnstellen, Löcher, Schlieren, Fließlinien – oder schlicht Schmutz. Die Frage, ob eine Inhomogenität der Folie auch als Fehler im Sinne der Qualitätsüberwachung zu deuten ist, lässt sich nur mit Blick auf die spätere Anwendung der Folie beantworten. Ohne Bildverarbeitung sind all diese Fehler in der geforderten Geschwindigkeit nicht zu erkennen. Technische Anforderungen bestmöglich erfüllen Gemeinsam mit Stemmer Imaging hat OCS ein skalierbares, modulares Inspektionssystem entwickelt, in dem bis zu zehn Kameras nebeneinander arbeiten können. In der Praxis kommen in den meisten Anwendungen Systeme mit zwei Kameras zum Einsatz und prüfen eine Folienbreite von 1 500 bis 2 000 mm. Neben der Sensorgröße der Zeilenkamera von bis zu 8 192 Pixel (8k) bestimmt noch der Abstand der Kamera die erreichbare Auflösung. So verlangen z. B. Folien für die Verpackungsindustrie in der Regel nicht mehr als 150 bis 200 μm Auflösung, was dem Einsatz von einer Kamera pro Meter Folienbreite entspricht. Technische Folien werden mit doppelter bis dreifacher Auflösung und einer entsprechend höheren Zahl von Kameras überprüft. Die Zahl der Pixel ist aber nicht allein das Maß der Dinge. In 8k-Kameras sind die 58 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2017

USB TYPE-C HAS LANDED Die neue uEye LE USB 3.1 Gen 1 Kamera USB 3.1 GEN 1 OEM BOARDLEVEL VERSIONEN USB TYPE-C MIC-OPTION SOFTWARE SUITE 01 Eine Truecolor-Spezialbeleuchtung mit ansteuerbaren LED-Elementen erlaubt das Einstellen diverser Farben oder den Einsatz von Licht im nahen Infrarotbereich Sensorelemente kleiner und entsprechend weniger lichtempfindlich. Bei weniger lichtdurchlässigen Materialien würde man sich also eher für 4k-Kameras mit größerem Sensordurchmesser entscheiden. Schon diese einfache Betrachtung zeigt, dass hier seitens der Anlagenbauer viel Erfahrung gefragt ist, um die technischen Anforderungen und die Kosten optimal einzusetzen. Modularität und kurze Signalwege Um die Zahl der anfallenden Bilddaten bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 1 200 m/min in Echtzeit bewältigen zu können, verfügt jede Kamera über einen eigenen Frame Grabber. Kamera und Frame Grabber sind an der Maschine in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Diese sogenannten Workstations bieten die notwendige Modularität und kurze Signalwege zwischen Kamera und Grabber. Integrierte Kühlventilatoren erzeugen einen leichten Überdruck und verhindern, dass sich produktionsbedingter Staub auf der Optik ablagert. Bei aggressiven oder besonders schmutzigen Umgebungsbedingungen kommen hermetisch dichte Gehäuse zum Einsatz. Für die Folieninspektion haben sich OCS und Stemmer Imaging auf eine Reihe interner Standards für Kameras, Kabel und Beleuchtung geeinigt. Die Zusammenarbeit führte sowohl bei den Kameras von JAI und Teledyne Dalsa als auch bei den Frame Grabbern von Teledyne Dalsa zu speziellen Firmware-Versionen. Damit lassen sich rund 90 % der Anwendungen realisieren. Stemmer Imaging hat die Rolle des reinen Distributors längst verlassen. „Statt eines bestimmten Satzes an Komponenten liefern wir immer häufiger vormontierte Module, die vorab mit den Kunden genau definiert werden und ihnen Zeit bei der Integration in die Anlagen sparen“, erläutert Georg Schelle, der OCS als Senior Key Account Manager seit vielen Jahren betreut. „Bei den Folienapplikationen von OCS sind dies neben den reinen Komponenten aufgrund der hohen Komplexität meist auch die Optikbaugruppen mit Optiken von Qioptiq und Filtern von Schneider Kreuznach oder Midwest Optical Systems. Dies verkürzt u. a. die Lieferzeiten und erhöht die Funktions sicherheit der Anlagen.“ www.ids-imaging.de/usb3.1

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