Automatische visuelle Qualitätssicherung von farbigen Druckerzeugnissen in Echtzeit

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Problemstellung und Zielsetzung

In diesem Anwendungsbereich geht es um die automatische hochauflösende vollflächige Qualitätskontrolle von farbigen Druckerzeugnissen, insbesondere Faltschachteln.

Dabei sollen die mit hoher Geschwindigkeit (10 Objekte pro Sekunde und mehr) über ein Förderband ankommenden, farbig bedruckten Faltschachteln mit einer Kamera erfaßt und auf vollständige und korrekte Bedruckung bei einer Genauigkeit im Bereich von 0.1 bis 0.2 mm kontrolliert werden.

Schema eines an einem Fließband installierten visuellen Qualitätssicherungssystems

Das hierzu verwendete Bildverarbeitungssystem steuert dann einen Auswerfer an, der fehlerhafte Faltschachteln automatisch aussondert.

Bildverarbeitungsschritte von der Bildaufnahme bis hin zur Qualitätsentscheidung

Ein solches System erfordert eine extrem hohe Rechenleistung (von mehreren Milliarden Pixel- Operationen pro Sekunde) und einen schnellen Datendurchsatz, da hochauflösende Farbbilder innerhalb weniger Millisekunden aufgenommen, vorverarbeitet und analysiert werden müssen.

Durch die Verbindung von massiver Parallelverarbeitung mit gerade neu auf den Markt gekommenen Spezial-Chips sowie durch die Verwendung von hocheffizienten Algorithmen erscheint es nun möglich, ein solches System in einem für den Markt akzeptablen Kostenrahmen zu verwirklichen.

Die Faltschachtel unterliegt als Träger von wichtigen Produktinformationen (Inhaltsbezeichnungen, Warnhinweise, EAN-Codes usw.) und als Schnittstelle zum Kunden (Markenname, Firmenlabel, usw.) stark gestiegenen Qualitätsanforderungen der Faltschachtel-Endabnehmer (ISO 9000 Zertifizierung, Fehlertoleranz im ppm-Bereich).

Deshalb sind lückenlose und vollflächige Kontrollen der Faltschachtel heutzutage notwendiges Absatzkriterium, die immer mehr auf die Seite der Packmittelhersteller verlagert werden. Ein solche Kontrolle schon bei der Herstellung erlaubt weiterhin ein frühzeitiges Erkennen von Produktionsfehlern, deren schnelle Korrektur zur Ressourcenschonung (Material-, Energie- und Zeitverbrauch) beiträgt.

Neben den Packmittelherstellern und den Warenproduzenten können insbesondere auch die Packmittelmaschinenhersteller von einer solchen Technik profitieren, denn häufig ist der Verkauf von entsprechenden Maschinen nur noch im Verbund mit geeigneter Prüftechnik realisierbar, so daß eine solche Qualitätskontrolle die Wettbewerbssituation erheblich verbessern kann.

Vorhaben

Neben dem Aufbau der entsprechenden Bildverarbeitungs-Hardware zur visuellen Qualitätskontrolle steht die Entwicklung hocheffizienter Algorithmen zur Bildvorverarbeitung und -analyse im Mittelpunkt des Vorhabens.

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Veröffentlichungen zu diesem und anderen Projekten unseres Lehrstuhls finden Sie auf unserer Publikationsseite.

Ansprechpartner: Dipl.-Math. Jochen Biedermann, Prof. Dr. Ludwig Cromme

Kooperationspartner: Ein mittelständisches brandenburgisches Unternehmen - weitere Partner werden gesucht - Anfragen sind jederzeit willkommen !

Zur Darstellung der zugehörigen mathematischen Problemstellung