Signum 4 PCI

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3D – Deflektometrie
Optische Inspektion gekrümmter und spiegelnder Oberflächen auf Beulen
Die Inspektion ebener Oberflächen auf Inhomogenitäten ist vergleichsweise einfach
gegenüber dem Finden einer Beule in einer Beule. Der Fa. Signum aus München
wurde diese Aufgabe gestellt, die hierfür eine Lösung gefunden hat. Im Wesentlichen
wird dabei das Spiegelbild einer speziellen Beleuchtung aufgenommen und analysiert.
Deformationen in Oberflächen sind Mängel, die aus technischen aber auch ästhetischen
Gründen unerwünscht sind und daher gefunden werden müssen. Sind die zu inspizierenden
Oberflächen gekrümmt, dann ist die Unterscheidung zwischen gewünschter Krümmung zu
unerwünschter Krümmung (Beule) nicht einfach. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn
die Beule nur eine kleine Abweichung zur Sollkontur aufweist. Mit den Methoden der
Lasertriangulation stößt man hier schnell an Grenzen, die von Signum eher bei größeren
Flächen und gröberen Fehlern eingesetzt wird.
In dem aktuellen Fall wurde der konvexe Boden einer Dose auf Beulen (Dellen, Lackfehler)
inspiziert. Dabei muss das Inspektionssystem den Gegebenheiten des Produktionssystems
angepasst werden. An einer geeigneten Stelle der Produktionsanlage werden die Dosen
gedreht, wobei bereits die Aufdrucke auf der Mantelfläche von einem Signum-System
hochgenau kontrolliert werden.
Zur Bildaufnahme des Dosenbodens werden zwei schmale Zeilenbeleuchtungen auf diesen
gerichtet. Der Spalt zwischen beiden Beleuchtungen ist etwa gleich groß wie die Breite der
Beleuchtungen (ca. 6 mm). Die Breite der Beleuchtungen ist auf die zu erwartenden Fehler
abgestimmt. Mehr und/oder schmalere Beleuchtungsstreifen erwiesen sich als unbrauchbar,
da die unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit der Dosen (Rauigkeiten, Farben) dies
nicht zuließen.
Eine Flächenkamera (z. B. UI-2220 von IDS) wird so ausgerichtet, dass sie den Reflex
beider Beleuchtungen im Dosenboden aufnimmt. Dabei wird die Kamera im Partial ScanModus betrieben, so dass nur die relevanten Bildbereiche übertragen, in denen die
reflektierten Beleuchtungen zu sehen sind. Damit wird eine Bildrate (fps) von 137 Bildern/s
erreicht.
Mit dieser Beleuchtungsgeometrie, der Bildrate und den vorgegebenen
Umdrehungsgeschwindigkeiten (ca. 3/s) ist sichergestellt, dass jede Beule erfasst wird.
Dabei wird toleriert, dass die Dose auch mal nicht ganz zentrisch gedreht wird oder dass die
Sollkrümmung des Dosenbodens etwas variiert.
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Die Auswertung der Bilderserie beginnt bereits nach der Aufnahme des ersten Bildes. Dazu
wird im Wesentlichen eine Kombination von Bildfiltern eingesetzt, die die „Unruhe“ des Bildes
senkrecht zu den Beleuchtungsstreifen feststellt. Damit können Beulen ab einer minimalen
Größe von 1 mm² in einer Gesamtfläche von knapp 10 cm² sicher detektiert werden.
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Kontaktdaten
www.SIGNUM-vision.com
[email protected]
SIGNUM Computer GmbH
Rüdesheimer Str. 21
80686 München
Tel. +49 (0)89 547055-0
Fax +49 (0)89 574583
Bild 1
Bildunterschrift: Inspektionsaufbau zur Prüfung von Beulen mittels Deflektometrie.
(File: Signum Deflektometrie.jpg)
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Bild 2
Bildunterschrift: Bildaufnahmen von zwei Dosenböden (oben: i.O. und unten mit Fehlstellen).
Der grüne Kreisbogen markiert den Rand der Dose. Auf den rechten Bildseiten ist das
Ergebnis der Bildfilterung mit Ermittlung der Fehlstellen gezeigt.
(File: Signum Defl Ergebnis.jpg)
Über SIGNUM Computer:
Seit über 30 Jahren stellt die Fa. Signum Computer GmbH aus München Systemlösungen
auf Basis industrieller Bildverarbeitung her. Spezialisiert hat sich Signum auf schnelle
Oberflächeninspektion und die Kontrolle jedweder Aufdrucke. Dazu werden hauptsächlich
Zeilenkameras aber auch Flächenkameras (SW und Farbe) eingesetzt. Seit mehreren
Jahren wird das Angebotsspektrum für die Qualitätskontrolle durch 3D-bildgebende
Verfahren ergänzt. Die Kunden von Signum kommen aus allen Bereichen der
produzierenden Industrie sowie aus dem Maschinenbau.
Autor
Dr. Helge Moritz (Vertrieb, Marketing)
Tel. +49 (0)89 547055-15
Fax +49 (0)89 574583
E-Mail: [email protected]
Wir bitten um die Veröffentlichung dieses Artikels in Ihrem Fachmagazin sowie um ein
Belegexemplar.
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Sie sind recht herzlich eingeladen, uns auf folgenden Messen zu besuchen,
wo wir im persönlichen Gespräch weitere gemeinsame Aktionen besprechen können:
SPS IPC DRIVES
Internationale Fachmesse Nürnberg
Halle 4A, Stand-Nr. 351
Auf dem VDMA Gemeinschaftsstand IBV
24. bis 26. November 2015
Hier stellen wir unsere optischen Oberflächeninspektions-Lösungen und
Aufdruckkontrollsysteme mittels Industrieller Bildverarbeitung (IBV) aus.