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16.10.2017

Optische Inspektion eines Edelstahlbands mit einem speziellen Verfahren von AIT

Kleinsten Fehlern auf der Spur

Zwei österreichische Unternehmen entwickelten ein neues Verfahren zur vollautomatischen, optischen Inspektion von hochglänzenden Edelstahlbändern. Ein System mit Hochleistungsbildverarbeitung löst die manuelle Prüfung ab und findet alle Oberflächendefekte.

Optische Inspektion eines Edelstahlbands mit einem speziellen Verfahren von (©AIT)

Berndorf Band, Berndorf/Österreich, stellt 250 Meter lange und drei Meter breite Stahlbänder her, die zur Produktion von Bildschirmfolien für Flachbildschirme eingesetzt werden. Im Herstellungsprozess wird zuerst ein Film von gelöstem Kunststoff auf ein auf Hochglanz poliertes Edelstahlband gegossen. Im nächsten Schritt wird die ausgehärtete Folie nach einer Trocknungsphase abgezogen und dann für den Einsatz in Flachbildschirmen weiterverarbeitet. Die Herausforderung dabei: Jeder noch so kleine, mit dem Auge nicht wahrnehmbare Fehler am Edelstahlband könnte zu sichtbaren Pixelfehlern am Bildschirm führen. Die Qualität der Prozessbänder muss also extrem hoch sein. Berndorf hat dazu eigene Legierungen für die Metallbänder und spezielle Methoden zur Oberflächenglättung entwickelt, mit denen Rauheiten von unter 10 nm (Ra) möglich sind.

Die Produktion der Folien erfolgt in großen Produktionshallen in Reinraumausführung, um zu verhindern, dass sich feiner Staub auf den Edelstahlbändern ablagern kann. Dieser würde wiederum zu Bildfehlern führen. Bevor die langen Edelstahlbänder verschickt werden, sind sehr strenge Qualitätskontrollen erforderlich. Denn trotz modernster Produktionsverfahren lassen sich nicht alle Fehler vermeiden. Berndorf Band garantiert seinen Kunden, dass die Defekte einen definierten Mikrometerbereich nicht überschreiten.

Bisher nur aufwendige, manuelle Prüfung möglich

Die Frage ist, wie man diese kleinen Fehler auf einem bis zu 250 Meter langen und drei Meter breiten Stahlband effizient aufspüren kann. Die Untersuchung eines ganzen Bands mit Mikroskopen wäre viel zu aufwendig. Derzeit ist nur eine zeitaufwendige, manuelle Prüfung der Bänder mit speziell geschultem Personal möglich. Dafür benötigen die Spezialisten jedoch mehrere Wochen. Dennoch können, selbst bei spezieller Beleuchtung, nicht alle Fehler mit dem menschlichen Auge gefunden werden.

Berndorf Band hat jahrelang versucht, eine Methode zur Automatisierung der Qualitätsinspektion zu finden. Die bisherigen Versuche – zuletzt mit einem Standard-Bildverarbeitungsverfahren – blieben erfolglos.

Die auf Hochglanz polierten Edelstahlbänder spiegeln stark, das ist für herkömmliche Kamerasysteme problematisch. Ein weiteres Problem ist der Staub, der im Bandproduktionsprozess nicht vermieden werden kann. Die zu detektierenden Fehler sind Mikrometer kleine Poren oder Vertiefungen und damit genauso klein wie die Staubkörner. Ob es sich nur um ein winziges Staubkorn oder eine mit freiem Auge kaum wahrnehmbare Vertiefung handelt, lässt sich nicht so einfach feststellen.

Vollautomatisches, optisches Inspektionssystem entwickelt

All diese Aspekte mussten bei der Entwicklung einer neuen, optischen Methode berücksichtigt werden. Berndorf Band hat daher mit dem AIT Austrian Institute of Technology, Wien, ein neues Verfahren zur vollautomatischen, optischen Inspektion von hochglänzenden Stahlbändern entwickelt.

Das Edelstahlband wird dabei von einer Seite mit einer blauen, von der anderen Seite mit einer roten Lichtquelle bestrahlt. Auf den Bildern, aufgenommen mit einer hochauflösenden Kamera, zeigen sich durch Schattenwurf und Reflexionen alle Erhöhungen und Vertiefungen. Dank der hohen Auflösung der Kamera lassen sich alle noch so kleinen Fehler erfassen.

Mit der AIT-Methode findet Berndorf nach eigenen Angaben alle winzigen Oberflächendefekte. Dank individueller Optimierungen löst nur eine sehr geringe Anzahl von Staubkörnern einen Fehleralarm aus. Da bei dem Verfahren nicht nur die Fehlerstellen, sondern auch deren exakte Positionen bestimmt werden, lassen sich die wenigen Verdachtsstellen leicht auffinden.

Dorothea Heiss

AIT Austrian Institute of Technology GmbH
www.ait.ac.at

Unternehmensinformation

AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Donau-City-Str. 1
AT 1220 WIEN
Tel.: +43 505 50-0

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