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Montag, 21 Dezember 2020 13:00

Neue Software prüft Oberflächen

von Klaus Vollrath
Geschätzte Lesezeit: 3 - 5 Minuten
Die Uhrenindustrie gehört zu den Branchen mit den höchsten Anforderungen an Oberflächen Die Uhrenindustrie gehört zu den Branchen mit den höchsten Anforderungen an Oberflächen

Zunehmender Produktpiraterie wird unter anderem durch fälschungssichere Oberflächen begegnet. Auch die Ästhetik muss stimmen. Lasermarkierung, Tampon- und Digitaldruck kommen zum Einsatz.

Wir haben eine völlig neue, vom Anwender selbst frei konfigurierbare Softwarelösung für die kameragestützte automatische Qualitätskontrolle von bedruckten Industrieprodukten entwickelt“, weiß Roman Haller, Projektleiter bei Compar AG in Pfäffikon SZ, Schweiz. Das Engineering-Unternehmen ist seit fast 35 Jahren auf dem Gebiet der industriellen Bildverarbeitung tätig und arbeitet für zahlreiche namhafte Industriekunden im In- und Ausland. Bedient werden so gut wie alle Hightech-Branchen wie Pharma- und Medizintechnik, die Uhrenherstellung oder die Automobil- und Elektronikindustrie, aber auch Hersteller von Spielwaren. Gestützt auf das Know-how aus der Entwicklung zahlloser kompletter Qualitätskontrollsysteme für alle möglichen Druckverfahren und Produkte habe man mit dem VisionExpert-Tool Optical Print Inspection jetzt ein Softwarepaket mit nahezu universellen Einsatzmöglichkeiten fertigstellen können. Bisher mussten solche Lösungen von externen Experten für lediglich eine Anwendung oder für eine begrenzte Palette eng verwandter Einsatzbereiche entwickelt werden. Das neue Tool ermögliche es dem Anwender dagegen, selbst eigene Lösungen für eine große Bandbreite unterschiedlicher Einsatzgebiete oder neuer Produkte zu konfigurieren. Dabei stehe ihm eine mächtige Funktionsbibliothek zur Verfügung, mit deren Hilfe auch anspruchsvolle Aufgaben bewältigt werden können.

Während kleinere Pigmentstörungen innerhalb der einzelnen Farbflächen (links und Mitte) bis zu einem bestimmten Grad toleriert werden dürfen, werden sie ab einer vordefinierten Schwelle (rechts) zum AusschusskriteriumWährend kleinere Pigmentstörungen innerhalb der einzelnen Farbflächen (links und Mitte) bis zu einem bestimmten Grad toleriert werden dürfen, werden sie ab einer vordefinierten Schwelle (rechts) zum Ausschusskriterium

Die automatisierte optische Kontrolle von Druckbildern sei beileibe keine einfache Angelegenheit, für die man lediglich einige Gut/Schlecht-Vergleichsbilder benötige, ergänzt Haller. In der Realität seien die Anforderungen oft sehr komplex, weil der Teufel meist im Detail stecke. Das fange schon mit der kaum überschaubaren Vielfalt der eingesetzten Verfahren sowie der zu bedruckenden Produkte an. Hinzu komme als weiterer wichtiger Faktor die Festlegung der Toleranzen dessen, was noch akzeptiert werden kann und was nicht. Zudem variiere die Bandbreite der Qualitätsvorgaben je nach Einsatzgebiet enorm. An der Spitze der Anforderungen stünden Branchen wie die Pharma- oder die Uhrenindustrie, wo teils schon Abweichungen im Bereich von Hundertstel Millimeter als Ausschusskriterium gewertet werden. Andere Sektoren wie die Hersteller von Spielzeug oder Verpackungen seien diesbezüglich oft viel toleranter. Hier seien andererseits oft andere Kriterien wie Ästhetik bzw. Produktanmutung zu berücksichtigen.

Umfassende Bibliothek für unterschiedlichste EinsatzlösungenUmfassende Bibliothek für unterschiedlichste Einsatzlösungen

Neben der Frage der reinen Konturschärfe gehe es dabei z.B. dann um Farbabweichungen, Gleichmäßigkeit des Farbauftrags oder Verzerrungen des Druckbildes. Letztere hängen teils vom Druckverfahren ab. So komme es beispielweise beim Tampondruck zu unterschiedlichen Breitungen des elastischen Druckstempels in Abhängigkeit von der Anpresskraft. Auch Geometrievariationen bei zwei- oder dreidimensional gekrümmten Objekten oder temperaturbedingte Maßänderungen im Augenblick des Drucks könnten zu Verzerrungen führen. Wegen dieser Vielfalt musste bisher bei der Entwicklung automatischer Kontrollsysteme fast immer ein individuell auf die Bedürfnisse des Kunden hin entworfener Maßanzug aus Hardware und Software realisiert werden.

 

 Einheit zur separaten Qualitätskontrolle im Labor. Im Inneren befinden sich drei parallel angeordnete KamerasystemeEinheit zur separaten Qualitätskontrolle im Labor. Im Inneren befinden sich drei parallel angeordnete Kamerasysteme

 GT12 20 10

 

Qualitätskontrolle muss aber auch wirtschaftlich sein. Zu hohe Ansprüche können inakzeptabel hohe Ausschussquoten nach sich ziehen. Zudem müsse man stets auch die Eigenheiten des eingesetzten Verfahrens berücksichtigen. So sei beim Laserdruck unerwünschter Einbrand an der Oberfläche der Teile möglich. Beim Digitaldruck mit Tintenstrahl-Druckköpfen könne es zum Ineinanderfließen benachbarter Tröpfchen kommen, und beim Bedrucken gekrümmter Oberflächen sei häufig mit Verzerrungen oder Ziehharmonika-Effekten zu rechnen.

 Roman Haller: »Qualitätskontrolle muss auch wirtschaftlich sein«

VisionExpert löst jedoch auch komplexe Aufgaben wie die Berücksichtigung von Verzerrungen z. B. bei flexiblen Materialien wie Folien oder Textilien. Auch Verwendung von Masken zur Ausblendung störender Umgebungsinformationen wie z. B. Halterungen oder die Prüfung bestimmter Bereiche auf Flecken oder Spritzer wird gelöst. Bei Bedarf kann auch der Ästhetik Vorrang vor der Perfektion gegeben werden, beispielsweise bei Spielwaren, wo kleinere Fehler toleriert werden können, solange sie nicht das Auge stören.

Ein echtes Glanzlicht ist beispielsweise die Fähigkeit, den Druck auf Bereichen eines Produkts zu prüfen, die nur teilweise hinter einem Ausbruch in einer Verpackung zu sehen sind. Die Software erkennt hierbei, um welchen Ausschnitt des Druckbilds es sich handelt, und prüft ausschließlich den sichtbaren Bereich auf Fehler. Beispiele für solche Anwendungen sind Stichsägeblättersortimente oder Produkte mit einer Skala in Verkaufsverpackungen aus bedrucktem Karton. Ein Pluspunkt von VisionExpert ist zudem die Tatsache, dass Compar über umfassende Erfahrungen mit Aufgabenstellungen im Bereich hochgenauer optischer Vermessung bis in den Nanometerbereich verfügt. Dieses Know-how kann bei solchen Anwendungen dabei helfen, unnötige Produktverluste als Folge zu eng festgelegter Toleranzvorgaben zu vermeiden.

„Bei der Konzipierung der Software stand eine möglichst hohe Anwenderfreundlichkeit im Vordergrund“, betont Roman Haller. Im Prinzip bündelt es Softwaremodule aus einer Vielzahl bisher realisierter Entwicklungen, auf die mithilfe einer einfach strukturierten Benutzeroberfläche zugegriffen werden kann. Das Paket lässt sich ohne besondere Vorkenntnisse bedienen und dank der im Hintergrund verfügbaren Modulbibliotheken schnell und einfach für unterschiedlichste Einsatzbereiche konfigurieren. Es kann daher jederzeit auch an andere Druckverfahren oder Produkte angepasst werden. Hierarchisch gestaffelte Zugangsberechtigungen ermöglichen vorher festgelegten Mitarbeitern das Einlernen von neuen oder geänderten Bildmustern, z. B. beim Auftreten unvorhergesehener Fehlerkategorien oder beim Einlernen neuer Produkte. Damit lässt es sich flexibel an die im jeweiligen Unternehmen vorhandene Personalstruktur anpassen. Bei Bedarf kann auch sein Funktionsumfang mithilfe von VisionExpert beliebig um zusätzliche Bildverarbeitungsthemen wie Vermessung, Positionskontrolle usw. erweitert werden. Und last but not least steht dahinter im Bedarfsfall die langjährige Beratungs- und Problemlösungskompetenz eines seit Jahrzehnten auf dem Gebiet der computergestützten Bildverarbeitung tätigen Unternehmens.

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  • Ausgabe: 12
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Klaus Vollrath

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