Customer Story

Prozess- und qualitätsoptimierte Folienherstellung

Mit hoher Abtastrate Fehlerbilder schnell klassifizieren und analysieren

Kunde
R.A.M. GmbH
Standort
Deutschland
Datum
2018

Bei der Herstellung von Bandmaterial vermeidet fehlerfreie Qualität Rückläufe und teure Nachbearbeitungen. Das Inspektionssystem der R.A.M. GmbH mit integrierten Framegrabbern prüft die Oberflächen der Folien zuverlässig und flächendeckend. Anhand des Systems lassen sich detektierte Fehlstellen sicher sowie zeitnah unterscheiden und bei Bedarf rechtzeitig qualitätssichernde Maßnahmen einleiten.

Folieninspektion mit Zeilenkameras und Framegrabbern
Folieninspektionssystem in einer Biaxiallinie
Folieninspektionssystem in einer Biaxiallinie; Foto: R.A.M.

Wie funktioniert das Inspektionssystem?

Geht eine Anlage für die Folienherstellung in Betrieb, treten die zur Anlage passenden Zeilenkameras in Aktion. Die hochauflösenden CoaXPress-Graukameras mit 8 Bit Bildtiefe werten für jeden Pixel des sich bewegenden Bandmaterials 256 verschiedene Grauwerte als Schwellwerte aus. Wird der Pixel-Toleranzbereich sehr hoher (= heller) und sehr niedriger (= dunkler) Werte und somit der jeweilige Schwellwert überschritten, gilt die Stelle auf der Folie als fehlerhaft. Bei der Detektion von Fehlstellen überträgt die Kamera anstelle des gesamten Zeilenbilds lediglich den betroffenen Fehlerbereich für eine detaillierte und ressourcenschonende Auswertung.

Um Fehler auf und im Bandmaterial zu finden, scannt das Inspektionssystem die komplette Vorder- und Rückseite der Folien bei möglichen Bahnbreiten von 50 mm bis 10 m. Dies geschieht zum Beispiel mit einer Kameraauflösung von 81.920 Pixeln in CD (Cross Direction) durch Parallelschaltung von fünf 16k-Kameras, die erweiterbar ist. Dabei erreicht das System leicht eine Abtastrate von 40.000 Zeilen pro Sekunde. Als Beleuchtungsquellen stehen Fluoreszenz- und LED-Linienleuchten für Durchlicht, Hellfeld, Dunkelfeld oder Auflicht zur Verfügung.

microEnable 5 marathon VCX-QP Framegrabber
microEnable 5 marathon VCX-QP Framegrabber

Framegrabber für hohe Geschwindigkeit und Auflösung

Bislang eingesetzte 2k-Kameras konnten die hohen Anforderungen an Geschwindigkeit, Auflösung und Qualität der Aufnahmen kaum mehr erfüllen und wurden durch bis zu 16k-CMOS-Zeilenkameras mit integriertem Framegrabber abgelöst. Diese Kameras erlauben eine Bildvorverarbeitung bereits auf dem FPGA-Prozessor des Framegrabbers.

Mit einer einzigen 8k-Kamera lassen sich bereits sehr kleine Fehlstellen detektieren. Das reicht aus, um bei Folienmaterial übliche Fehlergrößen ab 0,2 mm lückenlos zu finden. Für noch höhere Anforderungen ist es zusätzlich möglich, eine Parallelschaltung von mehreren 4k-, 8k- oder 16k-Kameras mit Framegrabbern per Ethernet einzurichten.

Software-Lösung anhand VisualApplets

Der FPGA-Prozessor auf dem Framegrabber lässt sich anhand der grafischen Entwicklungsumgebung VisualApplets kundenindividuell für spezielle Bildverarbeitungs-Anwendungen programmieren. Über eine Sensor-Korrektur beispielsweise werden die aufgenommenen Pixel in der richtigen Reihenfolge sortiert. Eine andere Anwendung zählt und klassifiziert die detektierten Fehler.

Optische Fehler werden automatisch nach Fehlerklassen, wie zum Beispiel Stippen/Gels, Anbrenner, Fischaugen, Verunreinigungen, Einschlüssen oder Fliegen, klassifiziert und fortlaufend als Bilder sowie in symbolischer und graphischer Darstellung angezeigt. Grauwertbilder dieser Fehler (Fehlerausschnitts-Anzeige) stehen zur weiteren Auswertung zur Verfügung.

Dank der Zusammenarbeit mit dem Anbieter erzielen wir eine höhere Qualität bei der Folienherstellung. Fehlstellen auf Folien lassen sich nunmehr in der gewünschten hohen Auflösung und innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches in hoher Geschwindigkeit detektieren, klassifizieren und zeitnah auswerten.
Thorsten Weidenfeller
Entwicklungsleiter der R.A.M. GmbH

Das bietet das Bildverarbeitungssystem

  • Sehr kurze Belichtungszeit der Kamera mit 25 µs erlaubt hohe Bandgeschwindigkeiten für einen höheren Datendurchsatz

  • Selbstständiges Programmieren spezifischer Bildverarbeitungs-Anwendungen auf den Framegrabber FPGA mit VisualApplets

  • Voranalyse der Daten im FPGA ohne zusätzlichen Computer reduziert die Datenmenge auf den Framegrabbern für höhere Performance

  • Softwareänderungen lassen sich eigenständig durchführen und Updates für das Kamerasystem zeitnah bereitstellen

  • Geringer Schulungsaufwand für das Programmieren mit VisualApplets bei vorhandenen Vorkenntnissen

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