Gig-E-basierendes-Multikamerasystem

Bildverarbeitung mit Tempo: Optische Kontrolle von Aerosoldosen

Mit Inhalatoren gelangen medizinische Wirkstoffe bei Allergikern und Asthmatikern direkt an Ort und Stelle - ohne den langen Weg über die Blutbahn. Grundlage dieser Darreichungsform sind exakt gefertigte, innenbeschichtete, metallische Behälter mit aufgesetzten Zerstäubern. Mehrkamerasysteme untersuchen die Qualität der Dichtfläche zwischen Behälter und Zerstäuber.

Auf dem Monitor zeigt das Bildverarbeitungspaket Sherlock die Messpunkte und die Originalbilder der vier Kameras im Takt von zirka 0,3 Sekunden. (Fotos: Stemmer)

Beim Unternehmen Presspart ist das komplette Spektrum an Umform-Technologien zu finden: Stanzen, Pressen, Tiefziehen. Kunden kommen mit einer Produktidee, und daraus entsteht in Gemeinschaftsarbeit eine Lösung vom Prototypen bis zur Serie. Zu diesen Kunden gehören auch Unternehmen der Pharmabranche – was bedeutet: ein hoher Aufwand an Dokumentation und Statistiken hinsichtlich Qualität und Rückverfolgbarkeit. Mit dieser Verpflichtung sowie den unternehmensinternen Zielen zur kontinuierlichen Prozessverbesserung rückte bei Presspart das Thema Bildverarbeitung in den Fokus. Am Anfang stand zunächst eine Lösung mit vier Kameras. Die Systemintegration erwies sich indes als komplex und musste als Fremdleistung eingekauft und betreut werden, was nicht zufriedenstellend war. Die Aufrüstung weiterer Produktionslinien war bereits in Planung, als die Idee entstand, die gesamte Applikation rund um das Softwarepaket Sherlock aufzubauen – Sherlock kann zum Beispiel die Steuerung von Multikamerasystemen samt individueller Beleuchtung sowie die Überwachung aller Messparameter und die statistische Auswertung von einem zentralen Rechner aus erledigen. Aber: Wie lernt man Systemintegration?

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Kameras auf Gig-E-Basis

Tatsächlich war es nicht nur die Produktpalette, sondern auch das Schulungsprogramm, das von nun an die Zusammenarbeit mit Stemmer Imaging in Puchheim bestimmte – nach eigenen Angaben der größte Technologieanbieter für Bildverarbeitung in Europa. Presspart konnte durch die Erfahrungen mit dem ersten System die Anforderungen nun sehr genau spezifizieren – wonach dann die Applikationsingenieure von Stemmer sowohl die nötigen Hardware-Komponenten als auch die erforderlichen Schulungsmaßnahmen zusammenstellte.

Die Programmzykluszeit bei Presspart liegt derzeit bei 300 Millisekunden. Um diese aktuell mögliche Leistung noch weiter zu steigern, käme bei Bedarf die Datenverarbeitung mit einem Dual-Core-Prozessor, der mit drei GHz getaktet wird, in Betracht. Zur Visualisierung steht direkt die Entwickleroberfläche von Sherlock zur Verfügung, die mehr Informationen zeigt, als für den Alltag des Bedienpersonals notwendig ist. Deshalb hat Presspart in Visual Basic eine eigene grafische Benutzeroberfläche erstellt, die jedoch kaum genutzt werden muss. Für die Bilderfassung kommen monochrome Flächenkameras vom Typ JAI CM-200 GE mit Gigabit-Ethernet zum Einsatz; sie nutzen CCD-Sensoren mit einer Pixelgröße von 4,4, Mikrometer und Progressive-Scan-Technologie. Die Objektive unterschiedlicher Brennweite kommen von Fujinon. Beleuchtungskomponenten in LED-Bauweise, Blitzsteuerungen und diverse Polarisations- beziehungsweise Farbfilter zur Erfassung metallischer Oberflächen zählen zu den weiteren Bildverarbeitungskomponenten, die auf Basis der Empfehlungen von Stemmer zu einem leistungsfähigen System zusammengefügt wurden.

System aus vier Kameras

Die erste Kamera prüft die Kontur der Aerosoldose. Ziel ist die Erkennung von Abweichungen in Länge und Durchmesser. Dazu wird die Dose im Prozess vor eine von hinten beleuchtete Mattscheibe geführt. Eine zweite Kamera prüft die Öffnung der Aerosoldose, ausgeleuchtet durch eine Ringleuchte im Auflicht. Die damit erzeugte metallische Reflexion ermöglicht die genaue Bestimmung der Rundheit und Ebenheit der Öffnung. Zusätzlich werden mögliche Verschmutzungen oder Verformungen erkannt. Über den Glanzgrad im Zentrum der Aufnahme lässt sich zusätzlich erkennen, ob die Dose im Prozess korrekt beschichtet wurde. Die dritte Kamera dient zur Erkennung von Kratzern und Deformationen am Dosenkörper. Dieser wird dazu mit schräg einfallendem Auflicht beleuchtet, weil bei dieser Anordnung Störungen in der Oberfläche sofort zu auffälligen Reflexionen führen. So wird über die große Stückzahl der zu prüfenden Dosen die Qualität der vorangehenden Bearbeitungsschritte sicher erfasst. Die vierte Kamera inspiziert schließlich von außen den Boden, also die Standfläche der Dose. Zum Einsatz kommt hier wieder eine Ringleuchte zur Erkennung von Dellen und sonstiger Deformationen.

Fehler an den auffälligen Teilen werden geloggt, mit entsprechenden Softwarezählern erfasst und klassifiziert. Die Bediener kennen die normalen Prozessschwankungen und können nötigenfalls eingreifen. Zu Wartungszwecken erreicht man die Rechner der Kamerasysteme via TCP/IP über das Firmennetzwerk. Die Parametrierung erfolgt vor Ort auf den Rechnern. Täglich werden hier Berichte generiert über Stückzahlen oder Ausschuss, die dann anhand der definierten Eingriffsgrenzen gegebenenfalls zu Maßnahmen führen. Bei einer Fehlerhäufung wird an den Stellen im Prozess nachjustiert, an denen der jeweilige Fehler verursacht wurde. pb


Halle 1, Stand E52

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