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17.10.2013

3D-Bildverarbeitung ergänzt 2D-Oberflächeninspektion

Kombination bewährter Lösungen

3D-Bildverarbeitung ergänzt 2D-Oberflächeninspektion

Die dritte Dimension ist in den letzten zehn Jahren zu einem festen Bestandteil der industriellen Bildverarbeitung (IBV) geworden. Mit verschiedenen Methoden lassen sich 3D-Punktewolken von Objekten mittels Kamerasystemen messen. Allerdings beinhalten die 3D-Punktewolken noch lange nicht alle Informationen, wie sie vielfach von optischen Inspektionssystemen benötigt werden. Daher setzt die Signum Computer GmbH aus München auf mehrere Kombinationen von bewährten Lösungsansätzen.

Der Systemintegrator hat sich auf die schnelle Oberflächeninspektion und Aufdruckkontrolle spezialisiert. In diesem Nischenmarkt erhält der IBV-Spezialist typische Anfragen, bei denen meist bearbeitete Oberflächen auf Störungen untersucht werden müssen. Hierbei kann es sich um Produktionsfehler, Beschädigungen und/oder Verschmutzungen handeln.

Vielfach lassen sich diese Störungen mit herkömmlicher 2D-Bildverarbeitung finden. Aber eben nicht immer. Handelt es sich bei den zu suchenden Fehlern z.B. um Dellen in einer bedruckten Oberfläche, so fallen die bei der reinen Aufdruckkontrolle nicht auf. In diesem Fall muss zusätzlich auch das Höhenprofil des Prüflings aufgenommen und ausgewertet werden.

Eine bewährte Methode zur Generierung eines Höhenprofils ist die Lasertriangulation: Eine möglichst homogene und schmale Laserlinie wird auf den Prüfling projiziert und von einer Kamera unter einem bestimmten Winkel seitlich aufgenommen. Höhenunterschiede erscheinen durch die seitliche Betrachtung als Abweichung der Laserlinie vom Normalfall. Das Maß der Abweichung ist somit direkt ein Höhenmaß.

Ein Vorteil der Lasertriangulation gegenüber anderen 3D-BV-Methoden ist, dass sie sich mit den Methoden der Oberflächeninspektionen und Aufdruckkontrollen von Signum kombinieren lässt. Der Systemintegrator setzt dazu vielfach Zeilenkameras ein. Das Bildfeld einer Zeilenkamera und das Bildfeld einer Lasertriangulationskamera können sehr leicht gleich groß justiert werden. Auf diese Weise lassen sich die Bildinformationen beider Kameras auch übereinanderlegen und unter mehreren Aspekten auswerten. So lassen sich zusätzlich zu typischen Oberflächenfehlern auch Inhomogenitäten in der Höhe finden.

Ein typisches Beispiel kommt aus der Lebensmittelindustrie. Hier werden häufig Transportbänder oder -roste eingesetzt, auf denen sich die Lebensmittel befinden, die auf Zusammensetzung und Form inspiziert werden müssen. Zum Beispiel muss auf Flammkuchen (oder ähnlichen flachen Gebilden) die Zusammensetzung des Belags geprüft werden. Zur Überprüfung der jeweiligen Zusammensetzung werden Farbzeilenkameras eingesetzt, die oberhalb des Transportbands montiert sind. Das Farbbild eines Flammkuchens wird nun auf die Anzahl von charakteristischen Farbsegmenten der jeweiligen Belagkomponente untersucht. Zusätzlich wird die Dicke des Flammkuchens im Bereich des Belags und im Bereich des Rands mit einem Lasertriangulationssystem gemessen. Als Basiswird das Transportband herangezogen. Auch diese Messwerte müssen in einem Toleranzbereich liegen, der individuell vom Bediener der Produktionsanlage eingestellt werden kann.

Ein weiteres, bereits vielfach realisiertes Beispiel sind die Inspektionen von rotationssymmetrischen Objekten, wie Tuben, Dosen, Kartuschen und Flaschen. Insbesondere bei Dosen kommen relativ häufig Fehler wie Dellen oder fehlerhafte Falze vor, die mit der reinen Oberflächen-2D-Inspektion oder Aufdruckkontrolle nicht erkannt werden können. Hier kommt dann zusätzlich die 3D-Lasertriangulation zum Zuge. Dazu werden die Objekte in einer Prüfstation gedreht und von einer Kombination aus 2D- und 3D-Kamerasystemen abgescannt. Die Anzahl der verschiedenen Kombinationen hängt von der Aufgabe ab. So kann es auch nötig sein, dass die 2D-Kamerasysteme mit unterschiedlichen Beleuchtungen ausgestattet werden müssen. Die Unterschiede können hier in der Beleuchtungsfarbe, aber auch in der Art der Beleuchtung (Auflicht, Dunkelfeldbeleuchtung) liegen.

Der Systemintegrator von industriellen Bildverarbeitungsanlagen kann je nach Anforderung auf ein Repertoir verschiedener BV-Kombinationen zurückgreifen. Zur Inspektion von Höhendefekten (3D) setzt er hauptsächlich die Lasertriangulation ein. Diese kann mit 2D-Kamerasystemen (Zeilen- oder Flächenkameras) kombiniert werden, entweder als Schwarz-Weiß- oder als Farbkameras. Zur Auswertung der Daten steht eine Bibliothek von BV-Algorithmen zur Verfügung, die über 30 Jahre hinweg gewachsen ist.

Signum Computer GmbH
www.signum-vision.com

Unternehmensinformation

Signum Computer GmbH

Rüdesheimer Straße 21
DE 80686 München
Tel.: 089 547055-0
Fax: 089 574583

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