Bild: Baumer Inspection
Der digitale Dekordruck braucht optische Überwachung 

Seit fast zehn Jahren ist der digitale Dekordruck ein heißes Thema bei Fachkonferenzen, die sich mit den Dekor- Technologien für die Fußboden- und Möbelindustrie beschäftigen.

Immer wieder werden Prognosen gestellt, bis wann das Zeitalter des klassischen Dekordrucks und der klassischen Beschichtungsverfahren zugunsten der Digitaldruck-Technologien zu Ende geht.

 

Bis heute hat sich jedoch der digitale Dekordruck in der Breite nicht durchsetzen können, wohl aber sind erste Installationen erfolgreich realisiert.

Die Baumer Inspection GmbH beobachtet als Hersteller von Kamerabasierten Inspektionssystemen für die Fußboden-, Möbel- und Dekorindustrie die Entwicklung beim digitalen Dekordruck genau. Die Verantwortlichen des Unternehmens sind sich sicher, dass die extrem hohe Anzahl einzelner Düsen im Single-Pass-Druck mit hoher statistischer Wahrscheinlichkeit immer wieder zum Ausfall einzelner Düsen führt. Außerdem machen nach ihrer Überzeugung die außerordentlich hohen Anforderungen an die Substratqualität, an die mechanische Exaktheit und an eine Vielzahl von Umwelt-Einflussgrößen eine permanente optische Kontrolle unabdingbar für einen stabilen Digitaldruckprozess.

 

Prozessüberwachung für den digitalen Dekordruck


Seit etwa zwei Jahren beschäftigt sich Baumer Inspection mit der Entwicklung eines Scanner-Systems für die Prozessüberwachung im digitalen Dekordruck. Für dieses System sind die Aufgaben definiert, die grundsätzlich für jedes Colourbrain-Inspektionssystem aus Konstanz gelten: Das Inspektionssystem muss alle relevanten Fehler sicher detektieren und Prozessdriften frühzeitig erkennen, sodass diese beseitigt werden können.


Das Inspektionssystem für digital gedruckte Dekore hat somit drei Aufgaben:

– sichere Detektion aller Druckfehler, die auf Düsenausfälle, Kopffehler, Synchronisierungsfehler oder Substratprobleme zurückzuführen sind,

– reproduzierbare und langzeitstabile Farbkalibrierung zum Farbangleich beim Start eines neuen Druckjobs sowie kontinuierliche Farbüberwachung während eines Druckauftrags,

– einfache und hochpräzise Kalibrierung der Druckköpfe im Fall eines Druckkopfwechsels.


Die Analysen vieler Düsenausfälle durch Baumer ergeben außerdem, dass für den speziellen Fall des digitalen Dekordrucks eine neuartige Inspektionstechnologie zwingend vorzusehen ist: die lückenlose, automatische, visuelle Bewertung des digital gedruckten Dekorbildes hin auf die Sichtbarkeit unweigerlich auftretender Druckfehler. Ziel ist es, unnötige Produktionsstopps infolge von Reinigungszyklen und den damit verbundenen Produktivitätsverlust zu vermeiden. Nur Fehler, die eine vorgegebene Sichtbarkeits- Schwelle überschreiten (die Schwelle ergibt sich für das jeweilige Dekor aus geltenden Qualitätsvorschriften), dürfen zu einem Produktionsstopp führen. Die Toleranzgrenzen der Sichtbarkeit werden dabei durch neu entwickelte Echtzeit-Gegenmaßnahmen zurückgedrängt.

 

Messung der Sichtbarkeit von Fehlern


Beim Auftreten von Düsenfehlern wird heute in der Regel die Produktion gestoppt und es werden Reinigungszyklen für die betroffenen Druckköpfe gestartet. Einige Anlagen sehen auch redundante Druckwerke vor, sodass mit weniger Unterbrechung weitergedruckt werden kann. Eine automatische Inspektion, die wesentlich sensitiver als das menschliche Auge ist, wird jeden Düsenausfall erkennen. Um zu entscheiden, ob bei einem erkannten Ausfall ein Reinigungszyklus notwendig ist, muss zunächst geklärt werden, ob ein bestimmter Düsenfehler in dem gedruckten Dekorbild für das menschliche Auge sichtbar ist. Baumer misst daher mit seinen Inspektionsmodulen permanent die Sichtbarkeit von Druckfehlern mit neuen Verfahren der automatischen Bildverarbeitung, welche die besonderen Eigenschaften des menschlichen Sehsystems nachbilden. Nur Druckfehler, die eine vorgegebene Sichtbarkeits-Schwelle überschreiten, führen zu einem Produktionsstopp.

 

Erste Tests erfolgreich abgeschlossen Baumer


Inspection hat zwischenzeitlich erste Testmodule der Inspektionsanlage für digitalen Single Pass Dekordruck fertiggestellt und in einer Testinstallation geprüft. In den Modulen für die Digitaldruck-Scanner setzt das Unternehmen Kamerasysteme ein, die als Eigenentwicklung innerhalb der Baumer- Gruppe produziert werden. Die Entscheidung für diese Entwicklung wurde getroffen, weil man früh erkannt hat, dass die Einschränkungen marktüblicher Kamerasysteme die Erkennbarkeit wichtiger Fehler im digitalen Dekordruck stark limitieren. Die neuartigen Kamerasysteme sind viel sensitiver und schneller als die bis dahin eingesetzten. Durch schnelle On-Board-Auswertung mit speziellen FPGA-Bausteinen können auch bei hohen Auflösungen und Produktionsgeschwindigkeiten komplexe Auswertealgorithmen im Produktionstakt verarbeitet werden. Dadurch ist es möglich, ein modulares Inspektionssystem mit einer Auflösung von circa 40 μm zu realisieren, welches Düsenausfälle oder Synchronisierungsfehler sicher detektiert. Die einzelnen Inspektionsmodule sind auf einem optischen Trägersystem aneinandergereiht, sodass für jede beliebige Druck- beziehungsweise Inspektionsbreite ein optimales System zur Verfügung steht.

Die Scanbreite des Gesamtsystems ergibt sich aus der Anzahl einzelner, aneinandergereihter Module, von denen jedes eine Kontrollbreite von circa 175 mm erfasst. In jedem Modul sind spektral selektierte, hochpräzise Zeilenbeleuchtungen sowie neu entwickelte optische Komponenten für die Abbildung und Beleuchtung integriert, um jeden Fehler ohne Kenntnis des Druckbildes mit hoher Auflösung sicher zu erkennen. Bei der lückenlosen Überwachung des bedruckten Substrats durch diese hochauflösenden, selbst-kalibrierenden Kamerasysteme wird fortlaufend ein Protokoll der produzierten optischen Qualität des Digitaldrucks und der Stabilität des Tintenstrahldruck-Prozesses erstellt. Erkannte Druckfehler, hervorgerufen zum Beispiel durch Düsenausfälle, werden detektiert und auf ihre Sichtbarkeit für das menschliche Auge bewertet. Die permanente Verfügbarkeit und die Analyse dieser Prozessdaten in der Baumer Datenbank Q-live sind die Grundlage für eine laufende Verbesserung des Digitaldruckprozesses und für eine Dokumentation der Qualität jedes bedruckten Produktes.


Auf der Basis der bisherigen Testergebnisse und der Ergebnisse weiterer Testinstallationen wird Baumer das System in den nächsten Monaten mit dem Ziel optimieren, bis zum zweiten Quartal 2016 ein hochauflösendes Inspektionssystem bei voller Produktionsbreite und Produktionsgeschwindigkeit in einer Produktionslinie zu integrieren.

www.baumerinspection.com

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