Starker Preisdruck bei gleichzeitig hohen Qualitätsanforderungen – in der Getränke- und Flaschenindustrie herrscht das klassische Dilemma vieler Branchen. So ist beispielsweise die zuverlässige Erkennung von Rissen und Mikrorissen an farbigen Verschlusskappen, die mit hoher Geschwindigkeit auf einer Produktionslinie laufen, eine echte Herausforderung.
Solocap ist eine Tochtergesellschaft von La Maison Mélan Moutet und stellt am Industriestandort in Contrexéville alle Arten von Kunststoffverschlüssen für den Lebensmittelsektor her. Darunter ein Schraubverschluss, der für jede Glas- oder PET-Flasche geeignet ist. Dank eines um den Flaschenkragen angeordneten, klemmbaren Lammellenrings ermöglicht er ein einfaches, schnelles, absolut dichtes und sicheres Verschließen. Die Lamellen müssen dazu allerdings während der Produktion zuverlässig und sorgfältig auf Risse, Abrisse und Verdrehungen geprüft werden. Nur so kann die absolute Dichtheit der Verschlusskappe garantiert werden. Die Schwierigkeit liegt dabei vor allem in der sehr feinen Ausprägung der gesuchten Mängel und in der Vielzahl der Farben. Kunststoffkappen in 40 verschiedenen Farben und Schattierungen müssen genau geprüft werden. Das bisherige Inspektionssystem konnte diese hohen Anforderungen nicht mehr erfüllen.
Aprex Solutions hat dieses Ziel mithilfe von Bildverarbeitungstechnik und künstlicher Intelligenz erfolgreich gemeistert. Die zugrundeliegenden Bilder liefert eine USB-3-Industriekamera von IDS Imaging Development Systems.
Kontrollsystem auf die Anwendung trainiert
Die Lösung realisierte Aprex individuell auf Basis hauseigener Softwarealgorithmen. Die nötigen Spezifikationen wurden im Vorfeld in Zusammenarbeit mit dem Kunden erarbeitet. Dazu zählten auch mehrere Prüfstufen, eine davon z. B. die Ausschusskontrolle, um Falschmeldungen zu vermeiden.
Die Einführung der Verschlusskappenkontrolle erfolgte in zwei Phasen: Zunächst wurde mithilfe der intelligenten Track-KI-Lösung die spezifische Solocap-Anwendung trainiert. Die Software beinhaltet verschiedene Objektdetektor-, Klassifikator- und Standardmethoden, die auf unterschiedlichen Ebenen arbeiten. Entsprechend vernetzt, liefern sie am Ende das gewünschte, auf den Kunden zugeschnittene Ergebnis. Dabei garantieren vier Kontrollstufen mit mehreren Prüfpunkten eine Zuverlässigkeitsrate von über 99,99 %.
Im zweiten Schritt wurde diese Anwendung in der Produktionslinie direkt nach dem ersten Montagegang mit Track C&M implementiert. Letzteres wurde speziell für die vielfältigen Bildverarbeitungsanforderungen im industriellen Bereich entwickelt. Dazu zählen u. a. die Kontrolle und Sicherung einer Fertigungslinie bis hin zur Messung, Identifizierung und Klassifizierung von Defekten im Produktionsumfeld. Die Software-Suite liefert die gewünschten Ergebnisse, ohne langwierige Entwicklungsprozesse. Nach einem kurzen Training der KI-Methoden ist das komplette System beim Kunden einsatzbereit. Es verbindet im Fall von Solocap eine IDS-UI-3280CP-C-HQ-Industriekamera, eine leistungsstarke Ringbeleuchtung sowie eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und ermöglicht so die umfassende Kontrolle über alle Prüfprozesse. Gleichzeitig zeichnet es alle Abläufe in Echtzeit auf und sorgt für eine lückenlose Nachverfolgbarkeit. Hierfür wird nur eine Kamera benötigt. Aprex Track C&M könnte aber bis zu fünf Kameras verwalten.
„Mit unserer Software-Suite war es möglich, schnell eine Bildverarbeitungsanwendung einzurichten. Trotz der Komplexität“, erklärt Romain Baude, Gründer Aprex Solutions. Das Bild der Kamera liefert dabei die Basis für die Auswertungen. Sie erfasst jeden einzelnen Verschluss direkt in der Produktionslinie bei hoher Geschwindigkeit und macht für die Software kleinste Details sichtbar.
Kleine Kamera mit hoher Leistung
Die im System integrierte Industriekamera UI-3280CP-C-HQ arbeitet mit einem 5-MP CMOS-Sensor IMX264 von Sony mit hoher Lichtempfindlichkeit, hohem Dynamikumfang sowie sehr guter Farbwiedergabe. Die USB-3-Industriekamera sorgt für eine ausgezeichnete Bildqualität und ist rauscharm – bei einer Framerate von 36 fps. Das „CP“ steht dabei für „Compact Power“. Denn das winzige Kraftpaket ist schnell, zuverlässig und ermöglicht eine hohe Datenrate von 420 MByte/s bei geringer CPU-Auslastung. Anwender können aus einer großen Anzahl moderner CMOS Sensoren von Herstellern wie Sony, CMOSIS, e2v und ON Semiconductor mit unterschiedlichsten Auflösungen wählen. Das Gehäuse misst gerade einmal 29 x 29 x 29 mm. Verschraubbare Kabel sorgen für eine zuverlässige elektrische Anbindung. Dank des Plug-&-Play-Prinzips werden die Kameras automatisch vom System erkannt und sind sofort einsatzbereit.
Solocap sieht weiterhin viel Potenzial im neuen Inspektionssystem. Der KI-basierte Ansatz von Aprex hat die Tür für eine 100%ige bildverarbeitungsgestützte Qualitätskontrolle geöffnet.
Autorin: Sabine Terrasi, Unternehmenskommunikation, IDS Imaging Development Systems
