Oberflächeninspektion von Kupferbändern mit standardisierten Kamerasystemen

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

technotrans SE

Cognex Germany Inc.

Dabei werden im Wesentlichen zwei Fehlerarten betrachtet: systematisch auftretende Wiederholfehler wie Walzenabdrücke, resultierend unter anderem aus Oberflächenbeschädigungen oder Verschmutzungen auf den Walzen, und unregelmäßig auftretende Fehler. Dazu gehören beispielsweise Aufbrüche, verursacht durch Verunreinigungen aus dem Gießprozess, durch Emulsionsrückstände, Verschmutzungen oder auch eingewalzte Insekten. Eine einmal für einen Kunden erstellte Rezeptur mit Inspektionsparametern kann gespeichert werden und lässt sich Wochen später wieder laden, wenn für den gleichen Kunden ein ähnlicher Auftrag produziert wird.

Hell- und Dunkelfeldkameras für die Oberflächeninspektion kombiniert

Am Durchlaufofen DO50 kontrolliert das Smartview-Oberflächen-Inspektionssystem die Qualität der Kupferbänder mit synchronisierten Kameraansichten. An einer platzsparenden Umlenkstation mit S-Rolle arbeiten jeweils zwei Hell- und Dunkelfeldkameras an der Bandober- und -unterseite. Je eine Kombination aus Hell- und Dunkelfeldkamera inspiziert dabei die halbe Bandbreite. Robuste Gehäuse schützen sie vor Verschmutzung. Während die zwei tiefer angeordneten Hellfeldkameras das von einem Lichtbalken direkt auf das Kupferband projizierte 8 mm breite Lichtsignal aufnehmen, erfassen die sich im oberen Bereich der Anlagen befindenden Dunkelfeldkameras das nachgeordnete Streulicht aus einem anderen Aufnahmewinkel. Jede der Zeilenkameras verfügt über eine Auflösung von 4096 Pixeln. Mit einer Gesamtzahl von rund 8200 Pixeln bleibt für die automatischen Augen auf dem 800 mm breiten Band nicht der kleinste Fehler unentdeckt. Die Synchronisation der Hellfeld- und Dunkelfeldkameras führt zu einer bestmöglichen Detektion der klassischen Oberflächenanomalien. Durch die Kombination der Ergebnisse aus Ober- und Unterseiteninspektion stehen zusätzliche Merkmale zur Klassifikation der Objekte zur Verfügung.

Dank leistungsfähiger Zeilenkameratechnik bietet der Einsatz synchronisierter Kameraansichten für jede Applikation die optimale Kombination und erlaubt so den flexiblen Einsatz unterschiedlicher Konstellationen und Inspektionswinkel. Die Anordnung im DO50 von Wieland bezeichnen die Bildverarbeitungsexperten dabei auch als Synchronized View Processing. Dazu werden wie schon beschrieben zwei Reihen von Kameras im Hell- und Dunkelfeld installiert. So gelingt es, selbst die unterschiedlichsten Reflexionseigenschaften einzelner Fehler zuverlässig abzudecken. Indem Smartview die Fehlerbilder aus Hell- und Dunkelfeld in Echtzeit zusammenführt, lassen sich Fehlertypen exakt klassifizieren.

In Sekundenbruchteilen klassifizieren

Smartview detektiert und klassifiziert automatisch, basierend auf den vorher vom Systemadministrator festgelegten Detektionsparametern und Klassifikatoreinstellungen. Das Oberflächen-Inspektionssystem erkennt daher Fehler nicht nur, es trifft auch selbstständig eine intelligente Vorauswahl auf Basis von Schwellwertgrenzen. Tolerierbare Merkmale führen nicht zu unnötigen Fehlermeldungen. Wurden die Bilddaten kritischer Materialmerkmale im intelligenten Kamerasystem vorbearbeitet und an die Anlagensteuerung sowie den zentralen Server zur weiteren Auswahl weitergeleitet, bewertet anschließend ein erfahrener Mitarbeiter das Fehlerbild im Detail. Der gesamte Vorgang der Bilderfassung, -auswertung und des Datenaustauschs erfolgt in Sekundenbruchteilen. Dabei werden Positionsdaten, der Grauwertverlauf, Orientierungsachsen und Segmentierungen als fehlerspezifisches Datenpaket zusammengestellt. Insgesamt handelt es sich dabei um eine Vielzahl von Merkmalen, die Smartview pro Fehlerbild ermittelt. Die Daten werden bis zum letzten Prozessschritt weitergeleitet.

Intelligent standardisiert und effizient adaptiert

Waren die ersten Oberflächen-Inspektionssysteme bei Wieland noch teure Sonderlösungen, so bieten heute die standardisierten Smartview-Kamerasysteme von Cognex unternehmensweit eine technologisch effiziente und ökonomisch sinnvolle Fehlerdiagnostik. Das flexible System baut auf ein hundertfach erprobtes Zusammenspiel aus Industriekameras, variabler Beleuchtung und leistungsstarker Bildverarbeitungssoftware. Die insgesamt 16 Smartview-Oberflächen-Inspektionssysteme, die Wieland weltweit einsetzt, sind vom Aufbau her prinzipiell identisch, unterscheiden sich jedoch in der individuellen Adaption an die jeweilige Applikation.

Die Kombination aus Standardisierung und Individualisierung senkt nicht nur die Anschaffungskosten im Vergleich zu Sonderlösungen, sie reduziert auch nachhaltig den Aufwand für Inbetriebnahme, Wartung und den weltweiten Austausch von Daten. So kann Wieland rund um den Globus auf eine an allen Fertigungsstandorten gleichermaßen zuverlässige wie extrem schnelle Oberflächeninspektion vertrauen und die Walzprodukte erfüllen höchste Qualitätsstandards – unabhängig davon, ob sie in Vöhringen, Villingen, Langenberg, Birmingham oder Singapur produziert werden.

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