Fehlerfreie Produktionsqualität mit Bildverarbeitung von NI

Author(s):
Shahzad Sarwar - Averna Technologies Inc.

Industry:
Imaging Equipment

Products:
PXI/CompactPCI, LabVIEW, Machine Vision

The Challenge:
Prüfung von Verpackungstuben mit Bildverarbeitungskameras, die entlang der gesamten Fertigungsstraße verteilt sind und nicht nur Farben vergleichen und Beschichtungsfehler erkennen, sondern auch Abweichungen der Abmessungen von wenigen Zehnteln von Mikrometern identifizieren

The Solution:
Implementierung eines Prüf- und Prozesssteuerungssystems mithilfe von NI Produkten wie PCI-Framegrabber, Bildverarbeitungssoftware und NI LabVIEW in einem robusten Gehäuse und mit Anbindung an bestehende Automatisierungssysteme

Viele der Fertigungsstraßen in der Pharmazie und in anderen Branchen wurden bereits vor Jahrzehnten entworfen und implementiert. Aufgrund des steigenden Wettbewerbsdrucks wurden ihre Geschwindigkeiten immer wieder erhöht und seit einiger Zeit wird zunehmend Wert auf die Kontrolle der Produktqualität gelegt. Fortschritte in der PC-gestützten Bildverarbeitung schaffen die Grundlage für robuste, industrietaugliche und dabei kostengünstige visuelle Prüfsysteme, welche die Infrastruktur bestehender Fertigungsstraßen älteren Datums ergänzen und an diese gekoppelt werden können. Solche Hochgeschwindigkeits-Prüfsysteme können die Identifizierung und Aussortierung defekter Produkte in Echtzeit gewährleisten, wertvolles Feedback vom Prozess liefern und als Kontrollinstanz dienen.

Averna Technologies hat ein solches System für Verpackungstuben in Kosmetik und Pharmazie erfolgreich integriert. Die Anforderungen an die Kontrolle umfassten umfangreiche Größenmessungen mit niedrigen Toleranzen von nur wenigen Zehnteln von Mikrometern, die an verschiedenen Stellen des Herstellungsprozesses ausgeführt werden, während die Tuben mit Geschwindigkeiten von bis zu 150 Teilen pro Minute über das Fließband befördert werden.

Durch den Einsatz von flexibler und hoch leistungsfähiger PC-gestützter Bildverarbeitungstechnologie für die vorliegende Implementierung konnten über 100.000 $ an Investitionen, mehrere Monate an Integrationszeit und potenziell Hunderttausende von Dollars pro Jahr während der Fertigung eingespart werden.

Bei jeder Station entlang der Fertigungsstraße kommen zwei Flächenkameras mit einer Auflösung von zwei Mio. Pixeln zum Einsatz, die Bilddaten im Umfang von 10 MB über eine Camera-Link-Anbindung an Framegrabber übertragen, die an PCI-Steckplätze eines PCs angeschlossen sind. Auf diesem läuft Microsoft Windows und die Software National Instruments LabVIEW zur Bilddatenerfassung und -verarbeitung. Die Größenmessungen an Tuben werden mit effizienten und präzisen Bildverarbeitungsalgorithmen durchgeführt, die mit Bildverarbeitungssoftware von NI entwickelt wurden. Als Lichtquelle dienen bei den meisten Kameras LED-Beleuchtungssysteme. Zusätzlich steht bei einer Kamera, die eine 3D-Tiefenmessung durchführt, ein Laser zur Verfügung, um die Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit zu erfüllen. Bei jeder Station wird die Bilderfassung von Näherungssensoren ausgelöst.

Am Anfang der Tubenfertigung lädt das Bildverarbeitungssystem die Spezifikationen für die Tube von einer zentralen Datenbank herunter und konfiguriert automatisch den Kontrollmechanismus. Anhand der Bilder wird die Qualität jeder Tube bestimmt und bewertet. Entspricht eine Tube nicht den Qualitätskriterien, wird ein Druckluftventil geöffnet, das die Tube vom Fließband entfernt.

Das Prüfsystem zeigt durchschnittliche Messwerte, Statistiken zur Fehlerhäufigkeit und Bilder von guten und aussortierten Tuben als Live-Darstellung für die Prozessüberwachung und als Abstimmhilfe. Dann sammelt und überträgt es Ergebnisse an eine dezentrale Station zur Protokollierung und Berichterstellung.

Am Anfang der Tubenfertigung lädt das Bildverarbeitungssystem die Spezifikationen für die Tube von einer zentralen Datenbank herunter und konfiguriert automatisch den Kontrollmechanismus. Anhand der Bilder wird die Qualität jeder Tube bestimmt und bewertet. Entspricht eine Tube nicht den Qualitätskriterien, wird ein Druckluftventil geöffnet, das die Tube vom Fließband entfernt.
Das Prüfsystem zeigt durchschnittliche Messwerte, Statistiken zur Fehlerhäufigkeit und Bilder von guten und aussortierten Tuben als Live-Darstellung für die Prozessüberwachung und als Abstimmhilfe. Dann sammelt und überträgt es Ergebnisse an eine dezentrale Station zur Protokollierung und Berichterstellung.

Zeilenweise Überwachung
Um zu überwachen, ob die Druckqualität und die Auflösung des Aufdrucks fehlerfrei sind, wird eine Zeilenkamera mit 2000 Pixeln eingesetzt. Spindeln heben die Tuben vom Fließband. Zwölf Spindeln drehen die Tuben mit 300 Umdrehungen pro Minute, während eine Zeilenkamera ein flaches Bild der gesamten Tubenoberfläche aufzeichnet. Das System überträgt das Bild auf die Bilderfassungskarte NI PCI-1428 und verarbeitet es mithilfe der Software NI LabVIEW für die Kontrolle der Druckqualität. Ähnlich wie bei der Flächenkontrolle sortiert das System in Echtzeit fehlerhafte Tuben aus und zeigt Messstatistiken und -bilder live für die Prozessüberwachung, während die Ergebnisse für die Protokollierung und Berichterstellung über das Netzwerk an den dezentralen Desktop übertragen werden.

Statistische Prozesskontrolle und Integration mit anderen Qualitätssicherungssystemen
Das System sendet die Ergebnisse der visuellen Prüfung über ein Netzwerk an einen dezentralen Desktop, der auch die Erfassung von Kontrollmessungen automatisiert, einschließlich Gewicht des Produkts, Dicke des Materials usw. Diese Informationen werden mit der seriellen Schnittstellenkarte NI PCI-232/8 erfasst. Das Prüfsystem Proligent bietet eine Plattform für die Integration von Bildverarbeitung und anderen Produktmessungen sowie für den Vergleich von Qualitätskriterien. Proligent ermöglicht auch Datenprotokollierung, statistische Grafen zur Prozesssteuerung und Berichterstellungsfunktionalität. Dies alles macht das Prüfsystem zu einem umfassenden Produktionsassistenten für Überwachung und Abstimmung.

Industrietauglich und robust
Das robuste, PC-gestützte visuelle Prüfsystem wurde so konzipiert, dass es in einer industriellen Betriebsumgebung betrieben werden kann. Die gesamte Hardware wurde in ein Gehäuse integriert, das alle Anforderungen an Temperatur, Vibration und elektrische Isolierung erfüllt. Die Software, LabVIEW und Proligent, ist einfach bedienbar und bietet umfassende Funktionalität für Analyse und Berichterstellung für die Qualitätsprüfung.

PC-gestützte Bildverarbeitungstechnologie spart Zeit und Geld
Diese Anwendung zeigt, wie Prüfsysteme, die eine optische Inspektion erfordern, die industrielle Fertigung erobern und eine bisher nie da gewesene Qualitätskontrolle ermöglichen. Dieses spezielle System integriert fünf Bildverarbeitungskameras, Beleuchtungs- und Triggerhardware sowie Geräte für weitere Arten von Messungen. Es stellt mit Erfolg ein vernetztes und integriertes Prüfsystem mit umfassenden Prozesssteuerungs- und Überwachungsfunktionen zur Verfügung. Durch den Einsatz von flexibler und hoch leistungsfähiger PC-gestützter Bildverarbeitungstechnologie für die vorliegende Implementierung konnten über 100.000 $ an Investitionen, mehrere Monate an Integrationszeit und potenziell Hunderttausende von Dollars pro Jahr während der Fertigung eingespart werden.

Weitere Informationen erhalten Sie über:

Shahzad Sarwar
Director of Industrial and Real-Time Solutions
Averna Technologies Inc.
275 Slater Street, Suite 900
Ottawa ON K1P 5H9
Kanada
Tel.: +1-613-230-0283
Fax: +613-236-3754
E-Mail: shahzad.sarwar@averna.com
Web: www.averna.com

Unterstützung & Kontakt

Haben Sie Fragen oder benötigen Sie ein Angebot? Wir rufen Sie sofort zurück!
Wählen Sie Ihr Land: Deutschland | Österreich | Schweiz

Browse All Case Studies »