Verfahren zur Qualitätssicherung in der Druckindustrie mittels industrieller Bildverarbeitung und zukünftige Entwicklungen
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- Kathrin Stieber
- vor 8 Jahren
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Transkript
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2 Verfahren zur Qualitätssicherung in der Druckindustrie mittels industrieller Bildverarbeitung und zukünftige Entwicklungen Referent: Georg Schelle Key Account Manager STEMMER IMAGING GmbH
3 Was ist Bildverarbeitung August
4 ! ACHTUNG!!! MASCHINELLES SEHEN = BIOLOGISCHES SEHEN DAS SIEHT MAN DOCH!
5 ! DER SCHLÜSSEL ZUM ERFOLG DAS BV-SYSTEM INSPIZIERT NICHT DAS OBJEKT
6 ! DER SCHLÜSSEL ZUM ERFOLG sondern das Abbild des Objektes auf dem Sensor! Reflexionen! Abschattungen! Verzeichnungen! Fremdlicht! Störungen! Hintergrund Software benötigt Kontrast für eine gute Auswertung (Helligkeitsdifferenz zwischen hellen und dunklen Pixeln)
7 ! DER WEG DES LICHTS Licht: Wechselwirkung in einer Dreierkette! Wellenlänge! diffus/ direkt! Winkel! Geometrie! Oberfläche! Farbe! Empfindlichkeit! Monochrom/Farbe! CCD/CMOS komplexes Zusammenspiel, durch Prüfobjekt festgelegt
8 ! VERWENDUNG DER RICHTIGEN KAMERA! Auflösung! Monochrom / Farbkamera! CCD / CMOS-Sensor! Flächen- oder Zeilenkameras! spezielle Wellenlängen (UV / IR) Monochrom - sichtbares Licht Farbe - sichtbares Licht Monochrom - infrarotes Licht
9 ! THE BIG FORMULA OF MACHINE VISION Licht + Optik + Filter + Teil + Kamera + Software + Licht Variation + Temperatur + Schmutz + Altern + menschliche Einflüsse etc. = gutes oder schlechtes Teil? Möglichst alle Variablen konstant halten, um eindeutig Teileveränderungen und Fehler zu erkennen!
10 Was macht die Firma STEMMER IMAGING? August
11 ! ÜBER STEMMER IMAGING STEMMER IMAGING ist:! Europas führender unabhängiger Lieferant von! Basistechnologie für die Bildverarbeitung,! Bildverarbeitungs-Lösungen sowie! den zugehörigen Dienstleistungen Unser Unternehmensziel:! Wir wollen den Wettbewerbsvorsprung unserer Kunden maximieren, indem wir sie mit weltweit führender Bildverarbeitungs-Technologie, detailliertem Expertenwissen und einem professionellen Service versorgen. 11
12 ! PRODUKTE DER WELTBESTEN HERSTELLER! Beleuchtungen! Optiken! Kameras! Kabel! Bilderfassung! Software! Systeme! Zubehör 12
13 ! PERFEKTER SERVICE: UNSER MEHRWERT DER RICHTIGE RAT. AM RECHTEN ORT, ZUR RICHTIGEN ZEIT. Der hohe Anteil an Ingenieuren und Technikern verleiht unserem Serviceteam die Expertise und Schlagkraft, um selbst hochkomplexe Projekte mit Ihnen umzusetzen.! Eingehende Beratung vor dem Kauf! Machbarkeitsstudien! Entwicklungsbegleitende Beratung! Produktmodifikation und kundenspezifische Anpassung! Vermittlung von erfahrenen Integratoren! Schulungen 13
14 ! KUNDEN IN VIELEN MÄRKTEN IndustrieAutomotive Automatisierung Elektronik, Halbleiter & Solar Druck- & Verpackungstechnik Lebensmittel & Getränke Pharmazeutische Industrie Test- & Messtechnik Verkehrs- & Transportwesen Forschung & Entwicklung Sicherheit, Luft- & Raumfahrt Sport, Medien & Unterhaltung Medizinische Bildverarbeitung 14
15 ! DRUCK- & VERPACKUNGSTECHNIK SCHNELLER ALS DAS MENSCHLICHE AUGE Hochleistungs-Bildverarbeitung überwacht heute Druckprozesse und hilft zu vermeiden und die gewünschte überwacht heute Druckprozesse und hilft dabei, Qualität! 100% Druck-Inspektion! Lesen und Verifizieren von! 100% Barcodes, Schriften! Führung Druck-Inspektion von Lesen und von Barcodes, Verifizieren Schriften!Mailings Verpackungs-Robotern! Führung Sortieren mehr! von 15
16 16 Die Zeilenkamera Die am häufigsten eingesetzte Kameratechnologie für Druckbildinspektion
17 ! ZEILENKAMERA-APPLIKATIONEN Bandwaren-Inspektion 2D Druckbild-Kontrolle 3D Druckbild-Prüfung Farbtextur-Analyse Flat panel-inspektion Obst-/Gemüse-Inspektion
18 ! ZEILENKAMERA-APPLIKATIONEN Film-Scanning Granulate prüfen Holz-Inspektion Leiterplatten / Solarzellen Textile Materialien prüfen Ihre Applikation?
19 ! MOTIVATION Warum mit Zeilenkamera-Technologie arbeiten? Bildaufnahme und Konfiguration sind komplex, aber besonders sinnvoll ist die! Verzerrungsfreie Aufnahme bei runden Objekten, wie Zylindern, Flaschen, Schrauben und Dosen! Inspektion besonders langer Bauteile, ohne Auflösungsverluste wie beim rechteckigen Flächensensor! Unterbrechungsfreie Prüfung von endloser Bandware, wie Glas, Papier, Stahl, Stoffe, Film! Bildaufnahme mit hoher Auflösung bei geringerem Preis als bei Flächenkameras! Schwingungs- / Frequenzmessung mit Hilfe von Zeilenkameradetektoren etc.
20 ! ZEILENKAMERA-SENSOREN Allgemeines Funktionsprinzip von Zeilenkameras & Scannerzeilen! Flächenkamera! 2D-Bilder! X Spalten * Y Reihen Sensorpixel Auflösung! Linescan-Kamera! 1D- Bilder! X Spalten * 1 Pixel-Reihe Auflösung
21 ! FUNKTIONSPRINZIP BILDAUFNAHME ZEILENKAMERAS UND ZEILENSENSOREN! Multiple Bildzeilen werden zeitlich nacheinander aufgenommen und zu einem 2D-Bild zusammengefügt! Objektbewegung mit Zeilentrigger ergeben ein Bild! Alternativ kann die Kameraeinheit über das Objekt scannen
22 ! AUSWIRKUNG VON AUFLÖSUNG Zoom aus Bild mit 640 x 480 px 1:1 Darstellung, 2448 x 2048 px
23 Allgemeine Beleuchtungstechniken und deren praktischer Einsatz in Zeilenkamerasystemen
24 ! LICHT EIGENSCHAFTEN! Licht wird durch Angabe der Wellenlänge charakterisiert.! Blaues Licht hat eine kürzere Wellenlänge als rotes Licht.! Die Farbe, die vom Betrachter wahrgenommen wird, ist das reflektierte Licht; alle anderen Wellenlängen wurden absorbiert. RÖNTGEN ULTRAVIOLETT SICHTBAR Nahes INFRAROT Mittleres INFRAROT Fernes INFRAROT nm
25 ! OBERFLÄCHEN: EIGENSCHAFTEN Absorption Reflektion Transmission Streuung Emission
26 ! EINFALLENDES LICHT Beleuchtung = %R + %E + %S + %A + %T Beleuchtung Reflektion Emission Streuung Transmission Absorption
27 ! BELEUCHTUNG 5 BEISPIELE: EINFLUSS DES LICHTEINFALL-WINKELS
28 ! DIFFUSES AUFLICHT
29 ! SCHRÄG EINFALLENDES LICHT
30 ! DUNKELFELD-BELEUCHTUNG
31 ! DURCHLICHT-SITUATION
32 ! BELEUCHTUNGSTECHNOLOGIEN! Zur Beleuchtung von Zeilenkamera- Applikationen werden linienhafte Beleuchtungen benötigt! Zur Erhöhung der Intensität wird oft das Licht mit Hilfe einer Zylinderlinse fokussiert! Typische Typen von Lichtquellen:! Kaltlichtquellen, basierend auf Halogenlampen, Metallhalidlampen oder LEDs. Licht wird mit Faser und Linien-Querschnittswandler auf dünne Linie verteilt! Ausleuchtung mit Neonröhren in Stabform. Licht- Strahl sehr unfokussiert! LED-Linienlichter mit LEDs + Diffusor/ Fokussierlinse
33 ! BELEUCHTUNGSTECHNOLOGIEN! Durch Wahl des Beleuchtungswinkels können verschiedene Beleuchtungstechniken realisiert werden:! Auflicht (Hellfeld)! Dunkelfeld! Durchlicht! Besonders hell sollte die Auflicht- Beleuchtung sein, da nur das reflektierte Licht ausgewertet wird und die Shutterzeiten der einzelnen Bildzeile sehr kurz sind:! 18 KHz Zeilenfrequenz > 55,5µs max.! 40 KHz Zeilenfrequenz > 25 µs max.! Wegen kurzer Shutterzeit und Einzelzeilen- Bildaufnahme tritt praktisch keine sichtbare Bewegungsunschärfe auf
34 ! LICHT UND FARBIGE KÖRPER 5 BEISPIELE: EINFLUSS DER LICHTFARBE! (Fast) nur mit LED-Technologie möglich!
35 Praktische Applikationen Heute und in Zukunft
36 ! PRÜFOBJEKTE! Etiketten! Faltschachteln! Folien! Packungsbeilagen! Bahnriss! Pharma-Produkte (Beipackzettel)! Flexible Verpackungen! Werbebeilagen! Wertdrucke! Blechdrucke
37 ! PRÜFAUFGABEN! Druckbildkontrolle! Barcode Inspektion! 2D-Code Inspektion! Braille Inspektion! OCR (Optical Character Recognition)! Variable Data Inspection (z.b. Seriennummern fortlaufend)! Inline Farbregelung (KBA)! Registerkontrolle (KBA)
38 ! PRAKTISCHES BEISPIEL KOENIG UND BAUER AG! Produkte! Qualitronic ICR! Inline Registermesssystem mit dem Lageverschiebungen von festen Registermarken sehr genau gemessen werden und deren Ergebnisse direkt zur Registereinstellung der Druckmaschine verwendet werden
39 ! PRAKTISCHES BEISPIEL KOENIG UND BAUER AG! Produkte! Qualitronic ColorControl! lnline-farbmesssystem. Das hierfür direkt in der Maschine integrierte Kamerasystem und die LED-Beleuchtung ermöglichen die vollautomatische Messung von Farbdichten im Kontrollstreifen.! Nach dem Druckbeginn wird der Messstreifen direkt in der Druckmaschine gemessen und dessen Vollton-Dichtemesswerte live auf dem Bildschirm grafisch dargestellt. Diese Werte werden zur schnellen dynamischen lnline-farbregelung verwendet.
40 ! PRAKTISCHES BEISPIEL KOENIG UND BAUER AG! Qualitronic Professional! Kombination aus dem Inline-Farbmesssystem QualiTronic ColorControl und einer Inline-Druckbildinspektion. Das direkt in die Maschine eingebaute Farbmess- Kamerasystem und eine LED-Beleuchtung ermöglichen den vollautomatischen Vergleich des gedruckten Bogens zu einer Referenz.! Nach dem Druckbeginn wird durch den Anwender das Einlernen einer definierten Anzahl von Gutbögen gestartet, aus denen das System automatisch eine Referenz erzeugt. Ab diesem Zeitpunkt werden alle Folgebogen automatisch mit dieser Referenz verglichen.
41 ! WAS KANN MAN ALLEINE MACHEN! Da in der Druckindustrie tendenziell sehr hohe Anforderungen an die Applikationen gestellt werden erschöpft sich dieses Thema primär im Lesen von 1D oder 2D Codes
42 ! PARTNER FÜR STANDARDLÖSUNGEN und weitere
43 ! SPEZIALAUFGABEN! Fragen Sie uns; wir kennen bestimmt einen passenden Partner
44 ! HERAUSFORDERUNGEN IN DER ZUKUNFT! Neue Materialien! Printed Circuits (gedruckte Elektronik)! Beschichtungen auf Material! Weitere Herausforderungen! Schneller! Bei gleichzeitig höheren Auflösungen ->genauer! Sicherung von IP/Nachverfolgbarkeit in Druckerzeugnissen z.b. auch in Verpackungen (Pharma) oder Labels (Mode)
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