Foto: Baumer Inspection
Inspektionssysteme der nächsten Generation

Baumer Inspection, gegründet vor über 30 Jahren als Steinbeis Zentrum für Bilddatenverarbeitung an der Fachhochschule Konstanz, ist heute führend bei der automatischen optischen Fehlererkennung für die Holzwerkstoffindustrie. 


Ende der 90er Jahre startete Baumer mit der Entwicklung von Kamerasystemen zur automatischen Fehlererkennung bei Laminatdielen und zurückblickend war diese Entwicklung durchaus nicht geradlinig, sondern schwierig und bedeutend langwieriger als zunächst erwartet.

Die allerersten Prototypen mussten damals ausnahmslos überarbeitet werden, bis sie zur Zufriedenheit der Kunden funktionierten. Schon damals galt, die bestmögliche Lösung zu finden, die sich technologisch auf hohem Niveau befindet und die Anforderungen der Anwender optimal erfüllt.


Heute kontrollieren über 400 Baumer Systeme weltweit sicher und erprobt Laminatbodenelemente, beschichtete Platten, bahnförmige Materialien und Möbelteile. Mehr als die Hälfte dieser Anlagen sind am Ende der Profilierungslinien für Laminatboden oder in Pressenlinien für die Produktion von Laminatboden oder Möbelplatten installiert. Das Unternehmen hat innerhalb von 15 Jahren eine Vielzahl von modular konstruierten Kamerasystemen entwickelt und bietet heute ein breites Produktportfolio für die Holzwerkstoffindustrie an, mit einer Vielzahl von Alleinstellungsmerkmalen.


Zu Beginn dieser Entwicklung stand im Vordergrund, dass möglichst alle Fehler an dem Produkt zuverlässig detektiert werden, bei standardisierten Qualitätsregeln und bei immer schnellerem Produktionstakt. Das Ziel war klar definiert: Eine schnelle und sichere Sortierung der Laminatdielen. Damit diese zuverlässige Erkennung aller Defekte am Produkt gewährleistet werden kann, sind Baumer Inspektionssysteme sehr modular und „multisensoriell“ konstruiert. Mehrere unterschiedliche Kamera- und Beleuchtungsmodule und eine Vielzahl von Auswertungs-Algorithmen werden permanent weiterentwickelt, um die optimale Fehlererkennung und Prozesskontrolle bei sich ständig verändernden Designanforderungen sicherzustellen.

 

Verschiedene Kameras für komplexe Anforderungen


Neue Produktentwicklungen bei Laminatfußboden zeigen zum einen Designs mit immer tieferen Strukturen, angefasten und lackierten Kanten und zum anderen immer längere Dielen, um dem Fußboden bei großen Räumen eine hochwertigere Darstellung zu geben. Um zu gewährleisten, dass auch bei Langdielen von fast 3 m Länge dieselbe hohe Auflösung garantiert wird wie bei Dielen mit der halben Länge, hat Baumer das modulare Kamerakonzept konsequent erweitert. Im dritten Quartal 2014 wird erstmalig eine Anlage bei einem Fußbodenproduzenten installiert, in der jeweils vier hochauflösende Kameras nebeneinander montiert sind. Insgesamt werden in dieser Anlage 12 Kamerasysteme für die Inspektion einer Seite installiert sein, welche parallel im Produktionstakt mit höchster Auflösung Beschädigungen, Dekorfehler oder Overlayfehler detektieren.


Kein Lackiersystem für die gefaste Kante von Dielen arbeitet über einen längeren Zeitraum absolut fehlerfrei. Bei einem Produktionstakt von 150 Teilen pro Minute führt jedoch eine nicht sofort erfasste Abweichung im unerfreulichsten Fall innerhalb von wenigen Minuten zu einer hohen Zahl von Ausschussteilen. Dies ist wirtschaftlich natürlich unerwünscht. Genau dafür hat Baumer ein schnelles und hochauflösendes Kamerasystem entwickelt, mit dem im Produktionstakt die kleinsten Lackierfehler sicher erfasst werden und sofort Alarm ausgelöst wird, falls ein Serienfehler erkannt wird. Prozesskontrolle und Reduzierung bzw. Vermeidung von Ausschuss ist hierbei das zentrale Thema und dies nicht nur bei der Fasenlackierung, sondern bei jedem Produktionsschritt.

 

Prozessoptimierung durch Vermeidung von Ausschuss


Wie schon beim System zur Überwachung der Kantenlackierung kann heute das Endergebnis von automatischen Inspektionssystemen nicht mehr nur die sichere und standardisierte Sortierung sein. Für die neue Generation von Kamerasystemen, die Baumer im Herbst 2014 erstmalig installieren wird, hat die Firma drei zentrale Entwicklungsziele definiert:

1. Sichere Detektion aller prozessbedingten Defekte mit neuen Modulen und neuen Algorithmen.

2. Einfache und zuverlässige Unterteilung der Fehlerbilder in prozessrelevante Kategorien.

3. Stark vereinfachtes und intuitives Bedienkonzept.


Das ideale Ziel ist die „Null-Fehler“-Produktion und die neuen Inspektionssysteme sollen dabei ein wichtiges Werkzeug sein – weit über die bisherigen Sortierfunktionen hinaus. Um den Produktionsprozess zu optimieren, muss allerdings als erstes sichergestellt sein, dass alle prozessrelevanten Abweichungen sicher detektiert werden. Dazu werden derzeit unterschiedliche Kombinationen von neuen Beleuchtungs- und Kamerasystemen entwickelt: Beleuchtungssysteme, die in dieser Form vor wenigen Jahren noch nicht verfügbar waren, und selbstentwickelte Kameras, die wesentlich lichtempfindlicher und schneller arbeiten als bisher in Inspektionssystemen eingesetzte Module.

 

QBrain Klassifikation liefert exakte Prozessinformation


Genauso wichtig wie eine sichere Erkennung von Abweichungen ist aber auch die richtige Zuordnung zur Ursache, denn nur so kann eine schrittweise Optimierung des Produktionsprozesses, mit dem Ziel der Reduzierung von Ausschuss, erreicht werden. Baumer setzt dazu ein neuartiges Klassifikationssystem ein, die sogenannte „SupportVectorMachine“ Klassifikation. Die Grundlage dieses Systems zur Kategorisierung von Fehlern ist, dass mehrere zehntausend Fehlerbilder entsprechend ihrer Ursache sortiert werden und das System damit lernt, eine Hitzeschliere von einer Doppeltverpressung oder einem Fleck zu unterscheiden; ebenso beispielsweise auch einen echten Fehler von einer aufliegenden Verschmutzung. Baumer nennt die Umsetzung dieser Klassifikation in seinen Inspektionsanlagen „QBrain“ und bietet zur statistischen Analyse gleichzeitig eine Datenbank „QLive“ an, mit der die Verteilung der Fehler im Detail ausgewertet wird. Damit gibt Baumer den Produzenten erstmalig ein Werkzeug in die Hand, das bei Prozessabweichungen schnell alarmiert und mit dem außerdem statistisch analysiert werden kann, welche Fehlerbilder mit welcher Ursache bei welchem Produkt gehäuft erscheinen.

 

Ausblick für Produktionsverantwortliche


Die Baumer Inspection GmbH bietet somit für jeden Produktionsschritt angepasste Kameramodule, die einfach und schnell integriert werden können. Diese Systeme werden fortlaufend nach den Kundenbedürfnissen weiterentwickelt und mit diesen Systemen ist das Unternehmen mit über 400 Installationen weltweit mit führend. Diese neue Generation von Anlagen für die Inspektion in der KT Linie und in der Produktion von Laminatdielen wird im dritten Quartal 2014 erstmalig installiert. Neben der einfachen und intuitiven Bedienung und den neuen Modulen für die sichere Erkennung schwer zu erkennender Fehler werden hier erstmalig auch die Klassifikatoren zur Einstufung von Fehlern nach ihrer Ursache im Produktionsprozess integriert sein. Damit steht den Produktionsverantwortlichen ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem eine detaillierte Analyse des Produktionsprozesses möglich wird, Fehlerursachen erkannt und behoben werden können und damit Ausschuss vermieden werden kann.

 

Corporate Data Baumer


Die Baumer Inspection GmbH mit Firmensitz in Konstanz entwickelt seit über 30 Jahren Bildverarbeitungssysteme und ist spezialisiert auf Inspektionsanlagen für die Holzwerkstoffindustrie. 60 Spezialisten und mehr als 25 Jahre Erfahrung in industrieller Bildverarbeitung sind Grundlage des Unternehmenserfolges. Die Firma ist seit 1996 in die schweizerische Baumer Group integriert, ein weltweit führendes Unternehmen für innovative und qualitativ hochwertige Sensoren und Systeme für die Fabrik- und Prozessautomation. Mit über 2 500 weltweit tätigen Mitarbeitern, davon sind 250 spezialisiert auf das Gebiet der industriellen Bildverarbeitung, gehört Baumer zu den führenden Unternehmen der Vision Branche. Zu den Kunden zählen hochspezialisierte Maschinen- und Anlagenbauer ebenso wie Industriebetriebe und weltweit agierende Konzerne.

www.baumerinspection.com

 

 

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