Applikationsbeispiele aus der Druckindustrie

    

Inspektionen von Endlos-Folien

 

Aufgabe 1:

Aufdruckkontrolle von Endlos-Folien (Kunststoff, Aluminium, Papier) bei Geschwindigkeiten bis zu 200 m/min.

Realisierung:

Die Länge eines Druckmusters (Rapports) hängt von dem Durchmesser der Druckwalze ab und ist immer wiederkehrend. Innerhalb eines Rapports können sich mehrere gleiche oder verschiedene Nutzen (Einzelmuster) befinden.

Zum Parametrieren eines neuen Druckes wird die Rapport-Länge eingegeben. Eine Zeilenkamera nimmt Bilder der Folie auf, die länger sind als die eingegebene Rapportlänge. In den Bildern wird der Anfang eines Rapports gefunden und die Aufdruckkontroll-Tools werden exakt positioniert.

Optische Auflösungen von 0,05 mm pro Pixel sind bei schmalen Bändern bis 100 mm leicht mit einer 2k-Zeilenkamera zu erreichen. Sollen höhere Auflösungen realisiert und/oder breitere Bänder inspiziert werden, werden höher auflösende und/oder mehrere Zeilenkameras eingesetzt.

Aufgabe 2:

Bahnregelung anhand Positionsmessung eines Nutzens

Realisierung:

Folienbahnen müssen hochgenau geführt werden, um sie z. B. einer Schneidemaschine zuzuführen oder mehrere Drucke nacheinander positionsgenau zu drucken. Fehlen Druckmarken, so können bereits vorhandene Muster zur seitlichen Positionsmessung herangezogen werden. Die optische Auflösung und die Breite des Bildbereichs hängen dabei umgekehrt proportional zusammen.

Bei einer Bildbreite von 20 mm ist eine optische Auflösung von 20 µm (1k-Zeile) leicht zu erreichen. Von der Struktur des Musters hängt es ab, wie subpixelgenau die seitliche Position eines Musters bestimmt werden kann. Ein Faktor 16 ist hier möglich (auf ein 1/16 Pixel genau).

Die Auflösung in Vorschubrichtung der Folie ist für diese Aufgabenstellung nicht so wichtig. Bei Geschwindigkeiten von 10 m/s ist eine Auflösung von 0,3 mm im industriellen Umfeld realistisch.

Aufgabe 3:

Schnittkontrolle von Endlos-Folien

Realisierung:

Wurde die Position einer Folie vor dem Schnitt nicht von einem Signum-BV-System kontrolliert, kann es vorkommen, das es zu einem Verschnitt kommt, also z. B. in ein Muster geschnitten wurde. Dies muss kontrolliert werden.

Bei den Rahmenbedingungen wie bereits in Aufgabe 2 oben erwähnt (20 mm Bildbreite, 1k-Zeile, 10 m/s-Vorschubgeschw.) ist eine Schnittkontrolle im µm-Bereich im industriellen Umfeld realistisch.

Aufgabe:

Tampondruck-Inspektion

Realisierung:

Der Tampondruck hängt von vielen Einflußfaktoren ab, z. B. Klischee, Tampon, Oberfläche, Luftfeuchte, Temperatur, Farbe, Maschine, etc. Dadurch kommt es auf dem Druckgut häufig zu Fehlern: Verzug, unscharf, verschmiert, nicht vollflächig gedruckt, Fäden an Kontur, Linien laufen zusammen, Lufteinschlüsse, Farbe haftet nicht, usw.

Viele Fehler treten schleichend mit der Zeit auf. Damit der ein Fehler möglichst schnell gefunden wird, um den Ausschuß zu reduzieren, empfiehlt sich eine automatische optische Inspektion (AOI).

Ein Aufdruckkontrollsystem von SIGNUM sollte zwecks kurzer Reaktionszeiten möglichst nah am Druckort installiert werden. Trainiert wird es mit einem Druck-Master, also einem optimalen Druck. Auf diese Weise kürzen sich runde Oberflächen, Verzerrungen und Vignetierungen der Optik und Beleuchtungseigenschaften heraus: Die Kamera sieht das Druckgut immer genau so, wie den Master.

Nun kann die über jahrzehnte weiterentwickelte SIGNUM-eigene Aufdruckkontroll-Software den Tampondruck auf kleine Abweichungen prüfen. Dazu gehören Nachregelungen der Position, Anpassungen an Änderungen der Beleuchtungshelligkeit und getrennte Parametrierungen von hellen und dunklen Änderungen im Druck. Es werden nicht einfach nur Pixel gezählt.

Aufgabe:

Kontrolle des Aufdrucks (Löcher, Fehlstellen) auf Biergläsern (Glasdekoration)

Realisierung:

In einem Halbautomaten werden die Gläser vor eine hochauflösende s/w-Flächenkamera so positioniert, dass der Aufdruck komplett im Bildfeld ist. Hinter dem Bierglas befindet sich eine Flächenbeleuchtung. Im Durchlicht werden druckbedingte Löcher (bis 0,1mm) sichtbar.
Danach werden die Gläser gedreht, wobei eine Zeilenkamera den Aufdruck abscannt. Diese Kamera ist unter einem kleinen Winkel zur Glasoberfläche angeordnet, nutzt aber dieselbe Hintergrundbeleuchtung. Auf dieses Weise erhält man ein nicht verzerrtes Bild des Aufdrucks der gegen ein Masterbild verglichen wird.

Aufgabe:

Optische Oberflächenprüfung von Stahlwalzen für Produktionsmaschinen von Papier- und Kunststoffbahnen auf Poren, Eindrücke, Beschädigungen, Schleifkommas und Kratzer

Realisierung:

Die Walzen werden auf einer Dreheinrichtung abgelegt. Über ein zweites, axial verschiebbares Lager werden unterschiedliche Walzenbreiten eingestellt. Während der kontinuierlichen Rotation der Walze wird die Oberfläche durch mehrere nebeneinander angeordnete Zeilenkameras gleichzeitig aufgenommen und untersucht. Durch das Überlappen der Sichtbereiche erfolgt eine lückenlose Kontrolle. Die Anzahl der für die Anwendung erforderlichen Kameras richtet sich nach der benötigen Inspektionsbreite.
Ein Leuchtband über die gesamte Walzenbreite sorgt für eine homogene Beleuchtung im diffusen Hellfeld. Jede der ausgewählten Beleuchtungssituationen wird nacheinander für jeweils eine Umdrehung eingestellt und damit eine Auswertung durchgeführt.

Bei der von Signum realisierten Prüfeinrichtung wird durch den Einsatz von 5 Zeilenkameras mit jeweils 8192 Pixel eine Inspektionsbreite von maximal 1500 mm erreicht. Damit wird eine optische Auflösung von 40 μm erzielt. Über die Lineareinheit (Z-Achse) werden die Kameragruppe und die Beleuchtungen gemeinsam verfahren. Die Drehgeschwindigkeit stellt sich entsprechend dem eingegebenen Walzendurchmesser so ein, dass immer eine konstante Oberflächengeschwindigkeit von 40 mm/s gegeben ist. Die Auswertung erfolgt schritthaltend mit je einem PC pro Kamera, wobei jeder PC 8,2 Mio. Bildpunkte pro Sekunde aufnimmt und verarbeitet.

Aufgabe:

Inspektion von Gold- und Silberprägungen auf Kosmetikbehältern (Dosen und Flaschen)

Realisierung:

Die Behälter werden zunächst in einem Automaten mit Rundschalttisch positioniert. Bevor die Gold- und/oder Silberprägungen aufgebracht werden, wird die Position der Behälter festgestellt, so dass die Prägungen auf 10µm genau in den bisherigen Druck integriert wird.

Nach der Prägung wird der Gesamtdruck mit Zeilenkameras gescannt.

Besonders wichtig zur Kontrolle und Inspektion der spiegelnden Oberflächen war hier eine spezielle Kombination aus Auflicht- und seitlicher Dunkelfeldbeleuchtung.

Aufgabe:

Inspektion der Dekoration von Gebrauchsgütern

Realisierung:

Das Erscheinungsbild von Gebrauchsgütern wird durch ansprechende Dekoration immer mehr zum wichtigen Unterscheidungsmerkmal. Die Bildverarbeitung hilft hier den Herstellern die hohen Qualitätsanforderungen einzuhalten.

Bei den Gebrauchsgütern handelt es sich um:

  • Gläser
  • Flaschen
  • Geräte
  • Kartuschen
  • und ähnliche Objekte

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