Bildverarbeitungssystem zur Überwachung von Flexodruckmacheninen von Framos

Schnell und flexibel steuerbar

Ein Bildverarbeitungssystem überwacht die präzise Druckzylinder-Montage in Flexodruckmaschinen. Die Übertragung der hochauflösenden Bilder und die Steuerung der Objektive erfolgen über ein einziges Ethernet-Kabel.

Bildverarbeitungssystem zur Überwachung von Flexodruckmacheninen (© 123RF.com/zefart)

Ein italienischer Hersteller von Flexodruckmaschinen wollte seine Montagemaschinen modernisieren. Bis zu diesem Zeitpunkt setzte er Überwachungssysteme ein, die eine analoge Verbindung nutzten und nur eine niedrige Auflösung boten. Das Unternehmen wandte sich mit der Bitte an Framos, Taufkirchen, die Montagemaschinen um ein Bildverarbeitungssystem zu erweitern, das die Druckzylinder-Montage in den Flexodruckmaschinen überwacht. Zunächst sollte ein Gerätetyp und später das gesamte Portfolio an Montagemaschinen aktualisiert werden.

Kontrolle des Montagevorgangs

Das neue System musste auf Anwenderseite vier wesentliche Anforderungen erfüllen. Am wichtigsten sind eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Auflösung sowie eine Kamera, die eine hohe Megapixelzahl und eine hohe Bildrate bietet. Für eine latenzfreie Übertragung der großen Datenmengen werden schnelle digitale Schnittstellen benötigt, um basierend auf individuellen Spezifikationen die volle Kontrolle über die Kamera zu gewährleisten.

Ebenso wichtig ist ein großer Überwachungsbereich von verschiedenen Kameras und Blickwinkeln aus. So soll der gesamte Montagevorgang aus verschiedenen Entfernungen und Perspektiven kontrolliert werden. Zudem sollten sich Fokus und Zoomfaktor anpassen lassen.

Analyse der Anforderungen

Das italienische Framos-Team am Standort Monza verwirklichte das komplexe Projekt innerhalb von drei Wochen.

Zu Beginn wurden die Anforderungen sowie die Anwendungsparameter und -bedingungen genau analysiert. Die Framos-Ingenieure identifizierten die am besten geeigneten Produkte und stellten Prototypen mit Anpassungen und individuellen Adaptionen her. Sie entwickelten ein maßgeschneidertes Maschinengehäuse, das in einer anwenderspezifischen Farbe eloxiert und veredelt werden kann.

Zunächst wurde ein Prototyp gebaut, um zu testen, ob das System den Vorstellunen des Anwenders entspricht.

Blockkameras als Basiskomponente

Framos wählte die Sony-FCB-EV7500-Blockkamera als Basiskomponente des Bildverarbeitungssystems. Mit einem schnellen 2,4-MP-Sony-Exmor-CMOS-Bildsensor und einem Autofokus-Zoomobjekt mit 30-fachem optischen Zoom liefert die Kamera die hohe Bildqualität, die in Full HD benötigt wird. Zudem bietet sie einen hohen Dynamikbereich für aussagekräftige Bilder. Der dazugehörige externe Framegrabber Pleora iPort SB-GigE OEM ermöglicht den Einsatz der Sony-Kamera als GigE-Vision-Kamera.

Diese steuert die Schnittstelle über einen digitalen Kanal und übermittelt Videos in voller Auflösung mit der maximal unterstützten Geschwindigkeit. Dank GigE-Verbindung und GigE-Kabel bleibt die Latenz dabei niedrig und vorhersagbar.

Der Industrie-PC M110 von Tattile kann bis zu sechs Kameras mit verschiedenen Blickwinkeln betreiben. Die Stromversorgung des Power-over-Ethernet (PoE)-Geräts erfolgt über einen gemeinsamen, dedizierten Ethernet-Kanal. Das erlaubt die volle Kontrolle über den Zoom und den Fokus jeder einzelnen angeschlossenen Blockkamera und gewährleistet mit nur einer einzigen Kabelverbindung gleichzeitig die Stromversorgung.

Fast jedes Material bedruckbar

Flexodruck-Pressen sind große Druckmaschinen, die sich zum schnellen und kostengünstigen Drucken von High-End-Grafiken eignen. Das Rollenrotationsdruckverfahren verwendet bis zu zehn Zylinder für alle Farbtöne und arbeitet mit flexiblen Druckplatten sowie mit niedrigviskosen Farben. Die im Hochdruckverfahren genutzten, erhöhten Bereiche der Druckplatte sind bildübertragend, während die Struktur des Drucksystems einfach gehalten ist.

Der Flexodruck bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Flexodruck-Pressen können auf nahezu jedes Material drucken, beispielsweise Kunststoff- und Metallfolien. Diese Materialien sind normalerweise mit anderen Druckverfahren unbedruckbar oder nur eingeschränkt nutzbar. Das Hauptanwendungsgebiet ist der Druck auf Verpackungsmaterial wie Kunststoffe, Papier und Pappe.

Flexodruck-Pressen sind Rollendruckmaschinen, denen das Material von großen Materialrollen kontinuierlich zugeführt wird. Dadurch können im Durchschnitt mehr als 100 Meter pro Minute gedruckt werden, das entspricht mehr als sechs Kilometern Material pro Stunde.

Aufgrund der Schnelligkeit des Druckprozesses und der verschiedenen Druckschritte stellt die exakte Befestigung der Druckplatten und Klischees auf dem Zylinder einen wichtigen Arbeitsschritt dar. Um Formstabilität und hohe Rundlaufgenauigkeit der Zylinder zu gewährleisten, ist in Flexodruck-Montagemaschinen ein Bildverarbeitungssystem integriert. Dieses überwacht die Klischeemontage, die sich auf Referenzpunkte wie Mikrodots oder Kreuze stützt.

Ein bildverarbeitungsbasiertes System steuert zudem die Ausrichtung der registrierten Marker auf den Flexodruck- und Rollendruckzylindern. Das soll eine hohe Präzision während des Druckprozesses gewährleisten.