Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial

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1 PRECISION IN FOCUS Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial Hans Örley Dr. Schenk GmbH Planegg (D) Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 1

2 Dr. Schenk Vision mit Tradition Heute.. Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 2

3 Dr. Schenk Der Lösungsanbieter Die Dr. Schenk GmbH entwickelt und produziert In-line und Off-line Inspektions- und Messsysteme zur Qualitäts- & Prozesskontrolle für Produkte mit flachen Oberflächen in den folgenden Industrien: Bahn- Inspektion Solar- Inspektion Glas- Inspektion Inspektion Optischer Medien Customized Solutions Bahninspektionssysteme für alle Arten von Folie, Non-Woven, Papier und Metall Qualitätssicherung & Prozesskontrolle für den gesamten Herstellungsprozess von Dünnschicht- Solarmodulen Modulare Inspektionssysteme für alle Arten und Größen von Flachglas Inspektionssysteme für lokale Fehler- Detektion und Messsysteme für mechanische & optische Eigenschaften von optischen Speichermedien Spezielle Lösungen zur Oberflächeninspektion und Messung physikalischer Eigenschaften, z.b. von Photomasken oder Linsen Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 3

4 Dr. Schenk Kernkompetenzen Mechanisches Design Optimal angepasstes und hochflexibles Design, basierend auf umfangreicher Erfahrung vom Reinraum bis zur rauen Industrieumgebung Ergonomische Software Anwenderfreundliches Interface basierend auf SEMI Standards; zuverlässige und exakte Klassifikation; Netzwerkbetrieb für weitere Auswertungen Dr. Schenk vereint alle essentiellen Kernkompetenzen In-House Optisches Labor Entwicklung richtungsweisender optischer Anordnungen und Beleuchtungsmodule, ideal angepasst an Kundenanforderungen Elektronik-Entwicklung Einzigartige firmeneigene Entwicklung modernster Prozessortechnologie für höchste Inspektionsgeschwindigkeit und Messgenauigkeit Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 4

5 Manual versus Automatischer Inspektion Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 5

6 Bahninspektion mit Lösungen für Film & Folien Papier Vlies, Non-Wovens Stahl & Metallfolien Film/Folien-Stückware als Basismaterial und deren weiterverarbeitete Produkte (z.b. Beschichtung, Laminierung, etc.) Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 6

7 System-Design von Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 7

8 Innovative Zeilenkamera - Technologie Merkmale: Extrem hohe Sensitivität und minimiertes Signal/Rauschverhältnis durch innovative Dual-line Kameratechnologie, mit 2K-, 4K- und 8K-Sensor Robustes Design für den Einsatz in Industrieumgebungen Signalübertragung via Glasfaser oder LAN Höchste Geschwindigkeit durch 320 MHz Pixel-Frequenz Digitale Kamera mit hohem Dynamikbereich (16 bit Auflösung) Geringer Energieverbrauch, i.d.r. ohne Kühlung betreibbar Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 8

9 LED - Beleuchtungseinheit Hohe LED Packdichte Optimierte Leuchthomogenität bei maximaler Helligkeit LED-Kühlung für lange Lebensdauer & konstante Leistung Besondere Eigenschaften: Diverse Wellenlängen für vielfältige Anwendungen verfügbar: Rot, Blau, Weiß, UV, und viele mehr Extrem gleichmäßige LED-Beleuchtung zur Fehlerdetektion und Monitoring Module mit 140 mm Länge, flexibel kombinierbar für alle Materialbreiten bis zu 6 m Resistent gegen hohe Umgebungstemperaturen Lange LED Lebensdauer > 50,000 Std. (entspricht ca. 5 Jahre) Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 9

10 Qualitätskontrolle für Non-Woven Lösungen für die Inspektion und Prozesskontrolle von Non-Woven Defekt / Eigenschaft Schmutz, Insekten Fremdpartikel Dünnstellen, Löcher Roping Eindrücke Falten Ölflecken allg. lokale Abweichungen. Flächengewicht/ Dicke Formation Trockengewicht Transmissivität (Opacity). Detektion / Monitoring mit zur Detektion von lokalen, kleinen Fehlern zur Überwachung von Materialeigenschaften Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 10

11 Qualitäts- & Prozesskontrolle Erfassung desselben Fehlers simultan in mehreren Kanälen: Zeilenkamera Beleuchtungen für Reflektion Material Detektion von kleinen, lokalen Fehlern Beleuchtung für Transmission Multi Image Defect Analysis (MIDA): Eine Kamera for mehrere Inspektionkanäle Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 11

12 Qualitäts- & Prozesskontrolle Erfassung desselben Fehlers simultan in mehreren Kanälen: Zeilenkamera Beleuchtungen für Reflektion Material Beleuchtung für Transmission Die Kombination von Fehlerdaten aus mehreren unabhängigen Kanälen ermöglicht eine zuverlässige Fehlerklassifizierung. Nur eine Kamera... spart Investitionskosten für das Inspektionssystem (bis zu 8 Kanäle mit einer Kamera) Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 12

13 Inspektionsergebnisse Pinhole Transmission Hellfeld Reflektion Hellfeld Reflektion Dunkelfeld Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 13

14 Inspektionsergebnisse Roping Transmission Hellfeld Reflektion Hellfeld Reflektion Dunkelfeld Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 14

15 Inspektionsergebnisse Puff Ball Transmission Hellfeld Reflektion Hellfeld Reflektion Dunkelfeld Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 15

16 Inspektionsergebnisse Fiber Lump Transmission Hellfeld Reflektion Hellfeld Reflektion Dunkelfeld Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 16

17 Qualitäts- & Prozesskontrolle Erfassung desselben Materialbereichs simultan in mehreren Kanälen: Zeilenkamera Beleuchtungen für Reflektion Material Vollflächige Überwachung von Materialeigenschaften Beleuchtungen für Transmission Multi Image Defect Analysis (MIDA): Eine Kamera for mehrere Meßkanäle Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 17

18 Monitoring 100% Monitoring von Produktions- und Materialparametern, wie z.b. : Materialdicke und -verteilung Optical Density / Reflektivität (Gloss) / Opazität Grammatur / Flächengewicht Fluoreszenz Haze / Rauheit Beschichtungsgüte und -dicke... EasyMeasure Visualisierung Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 18

19 Monitoring Non-Woven Monitoring von Eigenschaften von Non-Woven Material: Flächengewicht / Flächenmasse Formation / Oberflächenstruktur / Faserorientierung Opazität (Abdeckung), Erkennung von Dünnstellen Wolkigkeit Porosität Kontrolle von Beschichtung(en) Farbkontrolle Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 19

20 Ergebnisse Monitoring der Materialdicke: Beispiele für die Messung von unterschiedlichen Dicken von Bahnware: Film Videosignal Grauwertbild EasyMeasure Auswertung Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 20

21 hoch nieder Materialdicke Ergebnisse Puff Ball, Messung in Transmission/Hellfeld Kamerapixel zusammengefaßtes Pixel (Superpixel) Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 21

22 Monitoring Batterie-Separator Film Grauwert-Histogramme Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 22

23 Anwendungsbeispiel Monitoring der Beschichtungsdicke: Zu dicke Beschichtung (overcoating) Min. / Max. Beschichtungsdicke Ohne Mit in-line Kontrolle der Beschichtungsdicke Basismaterial Vorteile durch in-line Überwachung der Dicke des Beschichtungsprozesses: Einsparung beim Verbrauch des Beschichtungsmaterials Schichtdicke kann in engen Limits gehalten werden (d.h. nicht zu dick und auch nicht zu dünn) Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 23

24 Ergebnisse Kontrolle Kleberauftrag Grauwertbild EasyMeasure-Auswertung Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 24

25 In-line Prozesskontrolle mit Qualitative Auswertung der Materialdicke 256 Quantitative Auswertung der Materialdicke 1.5 mm Monitoring der Homogenität der Materialdicke mit dem Kamerasystem mm 0.5 mm Auswertelektronik Messung der Materialdicke mit traversierendem Messkopf Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 25

26 Low Thickness High Thickness In-line Prozesskontrolle mit Zeilenkamera + Messkopf Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 26

27 Traversierender Messkopf Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 27

28 Monitoring Vorteile von : Analyse von lokalen Fehlern und Langzeitvariationen auf 100% des Materials in einem System Nutzung derselben Hardware wie für EasyInspect --> Kostenersparnis Keine mechanischen Scanner oder Geräte Keine radioaktive Strahlung Monitoring des gesamten Materials anstatt Stichproben-Erfassung der Materialeigenschaften Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 28

29 In-line Prozesskontrolle und -optimierung Manuelle Prozesskontrolle Qualitätsdaten Reports and Statistik Inspektionssystem Anpassung von Prozessparametern Produktionsprozess Qualitätskontrolle Lieferung an Kunden Ausschuß Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 29

30 Automatische In-line Prozesskontrolle Automatische Prozesskontrolle Qualitätsdaten Reports + Statistik Prozessoptimierung Inspektionssystem Anpassung von Prozessparameter Produktionsprozess Qualitätskontrolle Auslieferung an Kunden Ausschuß Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 30

31 Beispiele für die Linienintegration Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 31

32 Beispiele für die Linienintegration Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 32

33 Zusammenfassung Mit einer In-line Inspektion kann defektes Material aussortiert werden, bevor weitere (und ev. kostenintensive) Produktionsschritte folgen Die kontinuierliche und flächendeckende Überwachung von Material und/oder Beschichtungen mit Metrologiesystemen kann zur schnellen und effektiven Prozesskontrolle ausgebaut werden (bis hin zu einer automatischen Prozessparameteroptimierung) Die automatische optische Inspektion (AOI) arbeitet mit konstanter Leistung über unbeschränkte Zeit Die Investitionskosten sind schnell eingespielt ; Erfahrungen in den Projekten zeigen regelmäßig eine Amortisationszeit von deutlich unter zwei Jahren Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 33

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Hans Örley Senior Manager Business Development Dr. Schenk GmbH Industriemesstechnik Copyright Dr. Schenk GmbH Instrumente zur automatischen Prozesssteuerung und optimierung in der Produktion von Vliesmaterial November 2012 Page 34