Bildverarbeitung im Einsatz -  Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

BILDVERARBEITUNG IM EINSATZ

Kundenreferenzen & Anwendungsbeispiele aus zahlreichen Branchen

Präzise Vermessung von Schokoriegeln

November 2012

Für das stichprobenweise Vermessen von Schokoladenriegeln eines weltweit tätigen Süßwarenherstellers hat Kdorf Automation in Zusammenarbeit mit der Hochschule Niederrhein und STEMMER IMAGING ein automatisches Prüfgerät entwickelt.

In der Lebensmittelindustrie zählt die Bildverarbeitung inzwischen längst zu den etablierten Technologien zur Kontrolle und Sicherung der Produktqualität. Die besonderen Anforderungen in dieser Branche ergeben sich neben den hygienischen Randbedingungen häufig auch aus den unregelmäßigen Formen der Objekte, die inspiziert werden.

Der in Kempen ansässige Bildverarbeitungs-Spezialist Kdorf Automation hat sich unter anderem auf die Prüfung von Objekten in der Lebensmittelindustrie konzentriert. In einer aktuellen Anwendung hatte Kdorf-Geschäftsführer Detlef Klüssendorf gemeinsam mit der Hochschule Niederrhein die Aufgabe, Schokoriegel zu vermessen.

Der Süßwarenhersteller wollte dabei vor allem geometrische Prüfungen der Riegel durchführen und somit sicherstellen, dass seine Produkte den Spezifikationen entsprechen. Mit der inzwischen realisierten Maschine ist dies laut Klüssendorf problemlos möglich. Er beschreibt den Ablauf einer Prüfung wie folgt: „Zur Vermessung werden die Schokoladenriegel auf einen kunststoffbeschichteten Edelstahlschlitten des Gerätes gelegt, der die notwendige Haftreibung zum Transport des Riegels aufweist und trotzdem leicht zu reinigen ist. Der Bediener kann dann über ein Drop-Down-Menü den Riegeltyp wählen, wodurch alle riegelspezifischen Parameter wie z.B. die Maße, Toleranzen und Graustufenübergänge automatisch eingestellt werden. Nach Verschließen der Sicherungsklappe wird das Vermessungsprogramm der Applikations-Software dann über einen Button gestartet und der Riegel automatisch in das Prüfgerät eingezogen.“

Zeilenkameras mit telezentrischen Objektiven

Ein integriertes Linearsystem beschleunigt den Riegel dabei innerhalb weniger cm, um ihn dann mit konstanter Geschwindigkeit unter zwei Zeilenkameras hindurchzubewegen. „Nach der Bildaufnahme durch die beiden Zeilenkameras mit telezentrischen Objektiven ermittelt das System anschließend die gemessenen Werte von Länge, Breite und Höhe der Schokoladenriegel zur Qualitätssicherung“, beschreibt der Kdorf-Geschäftsführer den weiteren Ablauf. Durch die unregelmäßige Kontur der Riegel stellt diese Prüfaufgabe nach Klüssendorfs Worten eine besondere Herausforderung an die Hard- und Software des Vermessungssystems dar.

Am Ende des Prüfprozesses fährt der Schlitten zur Sicherungsklappe zurück und der Riegel kann wieder entnommen werden. Noch während der Riegel in die Ausgangsposition zurückfährt, werden am Bildschirm bereits die Draufsicht und Seitenansicht sowie alle Messergebnisse des Riegels dargestellt.

Neben der Angabe der Messergebnisse mit einer Genauigkeit von 100 µm wird jeweils für die maximal gemessene Länge, Breite und Höhe des Schokoladenriegels durch rote bzw. grüne Markierungen deutlich angezeigt, ob das Prüfergebnis innerhalb der geforderten Toleranzen liegt oder nicht. „Aufgrund der unregelmäßigen Oberflächenstruktur wird der Riegel abhängig von der Größe an vielen hundert Punkten vermessen, aus denen dann die maximalen Maße abgeleitet werden“, erläutert Klüssendorf eine der Besonderheiten der Entwicklung.

Das nicht exakte Einlegen der Prüfobjekte wird per Software abgefangen: „Falls ein Riegel schräg auf die Auflage gelegt wird, sorgt die eingesetzte Software für eine exakte elektronische Ausrichtung der Bildaufnahme des Objekts in der Draufsicht, bevor die Vermessung durchgeführt wird“, so Klüssendorf. Bei zu schräger Auflage des Prüfobjekts zeigt eine Warnmeldung dem Bediener an, dass er den Riegel nochmals und in korrekter Lage einlegen muss.

Alle Bilderverarbeitungskomponenten aus einer Hand

Das Kamera-System sowie der Linearantrieb befinden sich in einem geschlossenen Gehäuse. Das Öffnen der Sicherungsklappe während der Messung führt aus Sicherheitsgründen sofort zum Notaus-Stillstand des Transportschlittens. Die Messung muss dann wiederholt werden.

Zur statistischen Auswertung werden die Prüfresultate an ein weiteres Programm zur Qualitätssicherung übergeben. Das vollständige Prüfprotokoll mit allen gemessenen Werten sowie die Bildaufnahmen von Draufsicht und Seitenansicht speichert das System zu Dokumentationszwecken ab.

Die im System eingesetzten Bildverarbeitungs-Komponenten hat Klüssendorf komplett über STEMMER IMAGING in Puchheim bezogen. „Wir hatten in der Vergangenheit schon mehrere Projekte mit diesem Partner realisiert und waren uns daher sicher, dort optimal betreut zu werden“, so Klüssendorf. Er hebt besonders die gute Zusammenarbeit mit seinem Bildverarbeitungs-Lieferanten während der Entwicklungsphase des Systems hervor: “Durch die unregelmäßigen Konturen der Schokoladenriegel waren einige Tests erforderlich, bis wir die optimale Kombination an Bildverarbeitungs-Komponenten für diese anspruchsvolle Aufgabe gefunden hatten. Während dieser Tests hat uns das Know-how der Experten bei STEMMER IMAGING enorm geholfen, die richtigen Hard- und Software-Elemente schnell zusammenzustellen und das System somit in kurzer Zeit zu realisieren.“

Mittlerweile ist das System erfolgreich beim Kunden im Einsatz, wie Klüssendorf berichtet. Zudem sind aus dem gelungenen Projekt weitere Systeme entstanden, die zur Messung des Volumens anderer Süßwaren und auch von Fleisch verwendet werden. In letztem Fall kann auf diese Weise die indirekte Bestimmung des Fleischgewichts realisiert werden, was z.B. für Großmetzgereien interessante Möglichkeiten eröffnet.

CCS

Kyoto, Japan

CCS wurde 1993 in Kyoto gegründet und hat bereits 1994 die erste LED- Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung auf den Markt gebracht. Das Unternehmen hat sich seither kontinuierlich vergrößert und ist inzwischen einer der weltweit größten Anbieter von LED-Beleuchtungen mit Niederlassungen in Japan, China, Singapur, Belgien und den USA.

Teledyne DALSA

Waterloo, Canada

Die kanadische Teledyne DALSA Inc., ein Unternehmen der amerikanischen Teledyne Technologies Inc., liefert für den Bereich der digitalen Bildverarbeitung ein enormes Produktspektrum. Neben universellen Zeilenkameras umfasst es technologische Highlights wie TDI-Zeilen- (Time Delay Integration), Multi Tap-, High Speed-, Flächen- und hochauflösende Kameras. Daneben zählen PCI-Bilderfassungsboards, Embedded Processing-Systeme bis hin zu intelligenten IPD-Kompakt-Systemen zu den Komponenten für alle Aufgaben in der industriellen Qualitäts-, Vollständigkeits- und Fehlerkontrolle.

Teledyne DALSA Spyder2 - Monochrom-Zeilenkameras mit CameraLink-Schnittstelle
  • Zeilenkameras mit 512 bis 2048 Bildpunkten
  • 40% höhere Empfindlichkeit gegenüber DALSA Spyder
  • Flat-Field-Korrektur zur Kompensation von Bild-Inhomogenitäten (FPN, PNRU)
Teledyne DALSA X64-CL iPRO - CameraLink-Frame Grabber
  • Für Flächen- und Zeilenkameras
  • Abtastrate bis 85 MHz je Kanal
  • 32 MByte Bildspeicher, linear
  • Garantierte Rückmeldung und Lokalisierung von Datenverlusten durch »trigger to image-reliability«
CCS LDL2 - LED-Auflicht-Beleuchtungen in Balkenform
  • Kompakte LED-Auflichtfelder in schmaler, balkenförmiger Bauform
  • Für direkte Ausleuchtung aus beliebigem Winkel
  • Lieferbar in Weiß, Rot oder weiteren Farben