Beschädigte Verpackung sicher erkannt

Kamillo Weiss

Die Bildverarbeitung ist in der Elektronik- und Halbleiterindustrie eine häufig eingesetzte Technologie. Immer feinere Strukturen und Bauteile müssen mit höchster Präzision kontrolliert und positioniert werden. PatMax steht nun auch für alle anderen industriellen Anwendungsbereiche zur Verfügung. Gerade für den Bereich der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie erschließt dies völlig neue Anwendungsfelder. Bildverarbeitungssysteme haben heute die Fähigkeit, Bilder mit sehr komplexem Informationsgehalt zu verarbeiten.

Für eine Anwendung im Bereich der Qualitätssicherung oder der automatisierten Produktion ist die Systemzuverlässigkeit von außerordentlicher Bedeutung. Die Fähigkeit der Vision-Systemgeneration 8000, umfangreiche Anforderungen mit nur einer Kamera und der Software PatMax auf PC-Basis bis in den High-speed Bereich zu erfüllen, kann den gesamten Aufbau einer Bildverarbeitungsapplikation vereinfachen. Teurer peripherer Aufwand wie exakte Palettierungen, mehrere Kameras und Beleuchtungssysteme usw. erübrigen sich dadurch. Auch für den Anwender aus der Lebensmittelindustrie – der beispielsweise die Bildverarbeitung für die Verpackungsinspektion einsetzt – ergeben sich Wettbewerbsvorteile.

Bisher bestand allgemein das Problem, daß das von der CCD-Kamera zu erfassende Teil nie exakt in das Pixelraster paßte. Kleinste Verschiebungen und Verdrehungen des Prüfteiles im Bildraster bildeten eine physikalische Grenze für die verwendeten Analyseverfahren. Die Pixelauswertung mit Bildanalyse durch Korrelation ist in Meßgenauigkeit und Anwendungsmöglichkeit begrenzt. Diese Probleme bestanden insbesondere im Subpixelbereich mit einer Meßgenauigkeit von 1/4 bis maximal 1/10 Pixel bei unverdrehten Teilen. Bei geringfügig verdrehten Teilen sank die Genauigkeit auf schlechter als +/- 1 Bildpunkt. Die Erkennung bei noch größerer Verdrehung war gar nicht mehr möglich.

Gegenüber den bisherigen Verfahren der Bildverarbeitung erfolgt bei der Software PatMax die Beschreibung als mathematisches Modell aus geometrischen Strukturen. Diese Modellbeschreibung arbeitet unabhängig von Kontrast, Polarität, Position, Verdrehung und Skalierung des aktuell zu erkennenden Prüfstückes. Das ist ein entscheidender Beitrag für die Sicherheit in der Erkennung unter sehr schwierigen Bedingungen. Dies erübrigt unflexible und aufwendige Systeme mit Durchlichtverhältnissen, vereinfacht insgesamt die Beleuchtungssysteme und stabilisiert das System gegen äußere Beleuchtungseinflüsse. Selbst bei einer bis zu 60%igen partiellen Abdeckung des zu prüfenden Objektes wird dieses zuverlässig erkannt.

PatMax liefert Aussagen über Bildinformationen mit einer sehr hohen Ortsauflösung. Die Bildaussagen können zur genauen Positionserkennung beziehungsweise Vermessung von beliebigen Mustern mit einer Genauigkeit im Bereich von bis zu 1/40 Bildpunkt verwendet werden. Dies gilt auch für die äußerst präzise Bestimmung von lokalen Fehlern in beliebigen Mustern mit einer hohen Auflösung von 1/10 Bildpunkt. Die Bestimmung der Drehlage erfolgt mit einer bislang ungewohnten Genauigkeit von bis zu 0,02°.

Ein ganz besonderer Vorteil des Systems ist seine Fähigkeit, eine genaue Größenbestimmung des zu prüfenden Gegenstandes durchzuführen. Die zuverlässige Erkennung einer Größenänderung von 0,04% erschließt genaues Positionieren oder kann auch ein wichtiges Merkmal zur Abstandsbestimmung sein. Dadurch ergeben sich neue Anwendungen im Bereich Handling und Verpackung.

Durch die Fähigkeit der genauen Bestimmung von Größenänderungen können die zu prüfenden Teile in hoher Geschwindigkeit gleichzeitig in ihrer Z-Achse gemessen werden. Die Software PatMax ist auf mehreren Hardware-Plattformen installierbar. Sie wird zusammen mit der Bildverarbeitungssystem-Generation 8000 angeboten. Mehrere Systemvarianten, wie 8100, 8100X, 8100XE und 8200, decken die verschiedenen Gebiete leistungsmäßig ab. Alle Systeme nutzen PCs unter Windows NT 4.0.

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