Kristallklare Inspektion: Innovatives Prüfsystem für Glasware

Preisgekröntes Bildverarbeitungssystem aus der Türkei prüft Gläser mit AVT Guppy PRO und Stingray Kameras.




Şişecam Paşabahçe ist einer der führenden Hersteller von Glasprodukten für die Tischkultur und Heimdekoration. Das türkische Unternehmen produziert Glasware seit 1935 und exportiert in internationale Märkte schon seit 1961. Bereits 1955 begann Paşabahçe mit der Automatisierung seiner Produktion und war damals ein Vorreiter in der gesamten Branche.
   
Heute bietet Paşabahçe eine breite Palette an Glasprodukten in verschiedenen Designs an: Gläser, Schalen, Krüge, Tassen, Aschenbecher, Vasen, etc. – sowohl für den Konsumenten als auch für den professionellen Bereich.

Glas – eine Herausforderung für die optische Qualitätsprüfung
Wie in jeder massenproduzierenden Industrie können automatische Prüfsysteme mit digitaler Bildverarbeitung die Qualitätssicherung und die Produktivität zugleich erheblich verbessern. Glasprodukte bringen aber eigene Schwierigkeiten mit sich, die mit den Materialeigenschaften zusammenhängen.

Aufgrund seiner physischen und optischen Eigenschaften ist Glas besonders schwer mit einem Bildverarbeitungssystem zu prüfen: Glas ist durchsichtig, reflektiert und bricht Lichtstrahlen und kann sich je nach Form wie eine Linse verhalten. So ist es eine besondere Herausforderung, qualitativ hochwertige Bilder zu erfassen, die von einer Bildauswertungssoftware zuverlässig analysiert werden können. Hinzu kommt, dass Glas aufgrund seiner Zerbrechlichkeit vorsichtig gehandhabt werden muss.

Um diese vielen Herausforderungen zu meistern, entschied sich Paşabahçe für O2KS, ein innovatives Bildverarbeitungssystem, das von E3TAM speziell für die Qualitätsprüfung von Glasprodukten entwickelt wurde. E3TAM ist ein führender Anbieter von Bildverarbeitungslösungen in der Türkei. Das Unternehmen mit Sitz in Istanbul ist außerdem Allied Vision Technologies Vertriebspartner im Land.

O2KS – Flexibles Prüfsystem für Glasprodukte
O2KS ist ein vollautomatisiertes Prüfsystem zur Qualitätskontrolle von Glasware auf der Produktionslinie. Die Inspektion verzögert den Herstellungsprozess nicht und geht somit nicht auf Kosten der Produktivität.

O2KS kann eine Vielzahl von Fehlern erkennen, etwa Risse, wellige Ränder, Blasen, Überdruck, Kratzer, etc. Dabei spielen  Größe und Form des geprüften Produkts keine Rolle, solange sie sich innerhalb der Systemgrenzen befindeen: bis zu 300 mm Höhe und 110 mm Durchmesser.

Das System präsentiert sich als geschlossene Prüfkabine, in der kontrollierte Lichtverhältnisse herrschen. Die Gläser werden auf einem Fließband eingeführt und fahren durch vier Prüfstationen.
 
Bei den beiden ersten Stationen werden Seitenansichten des Glases von vier Guppy PRO F-201B Kameras von Allied Vision Technologies erfasst. Die Kameras sind paarweise auf der linken bzw. auf der rechten Seite des Fließbands positioniert. Sie sind mit telezentrischen Objektiven ausgestattet und aus Platzgründen vertikal über 45°-Umlenkspiegeln positioniert. Jede Kamera erfasst mindestens ein Viertel des Glasumfangs, sodass alle vier Bilder zusammen eine 360°-Rundumsicht des Prüfobjekts ergeben.

Die nächsten zwei Stationen sind Prüfungen von oben und unten gewidmet. Zwei AVT Stingray F-145B Kameras sind zusammen mit einer LED-Ringleuchte über bzw. unter dem Fließband angeordnet. Mit den erfassten Bildern werden Fehler am Rand bzw. am Fuß des Glases ermittelt.

Nachdem sie die Prüfkabine verlassen haben, werden die Gläser entweder zur Verpackungsstelle weitergeleitet oder abgeworfen, wenn Mängel entdeckt wurden.

High-Tech Inspektion für maximale Präzision
Die Guppy PRO F-201B ist eine sehr kleine und robuste Industriekamera mit einem 2-Megapixel Monochromsensor von Sony. Sie liefert bis zu 14 fps (frames per second) bei voller Auflösung – weit mehr als die für diese Anwendung benötigten 4 Bilder pro Sekunde. Die Stingray F-145B ist eine modulare und mit vielen Bildoptimierungsfunktionen ausgestattete Kamera und verfügt über einen Sony CCD-Sensor mit 1,4 Megapixeln Auflösung. Ihre maximale Bildrate beträgt 16 fps. Beide Kameras sind über eine FireWire-Schnittstelle (IEEE 1394b) mit dem Host-Computer verbunden. „Wir haben die AVT-Kameras aufgrund ihres hervorragenden Preis-Leistungsverhältnisses ausgesucht“, erklärt Ali Sami Gözükırmızı, Entwicklungsingenieur bei E3TAM. „Es sind wirklich gute und robuste Kameras für die industrielle Inspektion“.

Aufgrund der Materialeigenschaften des Glases war die richtige Beleuchtung entscheidend für die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der O2KS-Prüfung. „Wir haben unsere eigenen Leuchteinheiten mit Hybrid-LED entwickelt“, sagt Ali Sami Gözükırmızı. „Die Paneele zur Rückbeleuchtung der Gläser bestehen aus einzelnen LEDs, die mit verschiedenen Winkeln das Objekt anstrahlen. Auch die Anordnung der Leuchtdioden wurde optimiert, um möglichst viel Kontrast, aber gleichzeitig möglichst wenig Schatten und Spiegelungen zu erzeugen“.

Die erfassten Bilder werden von der O2KS-Software automatisch analysiert. Das Programm ist das Ergebnis von sieben Jahren Entwicklung und Weiterentwicklung von E3TAM. O2KS basiert auf NI LabView und kann bis zu 20 verschiedene Fehler im Glas mit einer Präzision von bis zu 0,6 mm identifizieren. Das System ist extrem flexibel und kann Produkte in verschiedenen Formen und Größen prüfen, etwa Becher und Fußgläser. Die Bedienoberfläche ist besonders benutzerfreundlich gestaltet, sowohl für die Maschinenführer im Produktionsalltag als auch für die Systemadministratoren für die Konfiguration. Der zu prüfende Produkttyp lässt sich in wenigen Schritten über einen Touchscreen einstellen. Wenn nötig, kann der E3TAM Kundendienst für Ferndiagnose und –wartung per Internet auf das System zugreifen.

Preisgekröntes Glasinspektionssystem
Allein bei Paşabahçe sind zwanzig O2KS Prüfkabinen an Standorten innerhalb und außerhalb der Türkei erfolgreich in Betrieb. „Wir sind mit O2KS sehr zufrieden“, kommentiert Dr. A. Yüksel Soykut, Business Development Manager bei Paşabahçe A.Ş. „Das System funktioniert einwandfrei und besonders effizient“.

2012 wurde O2KS mit einem Preis für Innovation und Kreativität vom türkischen Verband der Elektronikindustrie TESID als weltweite Innovation im Bereich der Glasinspektion ausgezeichnet.