Risse, Blasen oder Kratzer - Fehler, die in Glaswaren möglichst vermieden werden sollen. Daher setzt der türkische ­Glashersteller Şişecam Paşabahçe bei der Qualitätssicherung auf ein Bild­verarbeitungssystem, das den Herausforderungen, die die Material­eigenschaften von Glas mit sich bringen, gewachsen ist.

Das türkische Unternehmen Şişecam Paşa­bahçe produziert seit 1935 Glaswaren und exportiert seit 1961 in internationale Märkte - und bereits im Jahr 1955 begann Paşabahçe mit der Automatisierung seiner Produktion. Heute bietet das Unternehmen zahlreiche Glasprodukte in verschiedenen Designs an - sowohl für den privaten als auch den professionellen Bereich.
Wie in jeder Anlage, in der Massenware hergestellt wird, können automatische Prüfsysteme mit digitaler Bildverarbeitung die Qualitätssicherung und die Produktivität erheblich verbessern. Allerdings stellen Glasprodukte aufgrund der Materialeigenschaften eine besondere Herausforderung für die optische Qualitätsprüfung dar. Aufgrund seiner physischen und optischen Eigenschaften ist Glas schwer mit einem Bildverarbeitungssystem zu prüfen. Denn Glas ist durchsichtig, reflektiert und bricht Lichtstrahlen und kann sich zudem je nach Form wie eine Linse verhalten. So besteht die Aufgabe darin, qualitativ hochwertige Bilder zu erfassen, die von einer Bildauswertungs-Software zuverlässig analysiert werden können. Hinzu kommt, dass mit Glas aufgrund seiner Zerbrechlichkeit vorsichtig umgegangen werden muss.
Um diese Herausforderungen zu meistern, entschied sich Paşabahçe für das Bildverarbeitungssystem O2KS, das von E3TAM speziell für die Qualitätsprüfung von Glasprodukten entwickelt wurde. E3TAM mit Sitz in Istanbul ist Anbieter von Bildverarbeitungslösungen und zudem Vertriebspartner von Kamerahersteller Allied Vision Technologies (AVT).

Prüfung in vier Schritten

Hinter O2KS steht ein vollautomatisiertes Prüfsystem für die Qualitätskontrolle von Glasware auf der Produktionslinie. Da die Inspektion den Herstellungsprozess nicht verzögert, wird auch die Produktivität nicht beeinflusst. O2KS erkennt zahlreiche Fehler wie Risse, wellige Ränder, Blasen, Überdruck, Kratzer, etc. Dabei spielen Größe und Form des geprüften Produkts keine Rolle, solange es sich innerhalb der Systemgrenzen befindet: bis zu 300 mm Höhe und 110 mm Durchmesser. Das System ist als geschlossene Prüfkabine angelegt, in der kontrollierte Lichtverhältnisse herrschen. Die Gläser werden auf einem Fließband eingeführt und durchlaufen vier Prüfstationen.
Bei den beiden ersten Stationen werden Seitenansichten des Glases von vier Guppy- Pro-F-201B-Kameras von Allied Vision Technologies erfasst. Die Kameras sind paarweise auf der linken beziehungsweise rechten Seite des Fließbands vertikal über 45°-Umlenkspiegeln positioniert. Zudem sind sie mit telezentrischen Objektiven ausgestattet. Jede Kamera erfasst mindestens ein Viertel des Glasumfangs, sodass alle vier Bilder zusammen eine 360°-Rundumsicht des Prüfobjekts ergeben.
In den nächsten beiden Stationen werden die Glaswaren von oben und unten geprüft. Zwei Stingray-F-145B-Kameras von AVT sind zusammen mit einer LED-Ringleuchte über beziehungsweise unter dem Fließband angeordnet. Mit den erfassten Bildern werden Fehler am Rand und am Fuß des Glases ermittelt. Nachdem sie die Prüfkabine verlassen haben, werden die Gläser entweder zur Verpackungsstelle weitergeleitet oder - wenn Mängel entdeckt wurden - ausgeschleust.

Die richtige Beleuchtung entscheidet

Die Guppy Pro F-201B ist eine kleine und ­robuste Industriekamera mit einem 2MP-Monochromsensor von Sony. Sie liefert bis zu 14 fps bei voller Auflösung - weit mehr als die für diese Anwendung benötigten vier Bilder pro Sekunde. Die Stingray F-145B ist eine modulare und mit zahlreichen Bildoptimierungsfunktionen ausgestattete Kamera und verfügt über einen Sony-CCD-Sensor mit 1,4 Megapixeln Auflösung. Die maximale Bildrate beträgt 16 fps. Beide Kameras sind über eine Firewire-Schnittstelle (IEEE 1394b) mit dem Host-Computer verbunden. „Wir haben die AVT-Kameras aufgrund ihres guten Preis-/Leistungsverhältnisses ausgesucht", erklärt Ali Sami Gözükırmızı, Entwicklungsingenieur bei E3TAM. „Es sind wirklich gute und robuste Kameras für die industrielle Inspektion."
Aufgrund der Materialeigenschaften des Glases war die richtige Beleuchtung für die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der O2KS-Prüfung entscheidend. „Wir haben unsere eigenen Leuchteinheiten mit Hybrid-LED entwickelt", so Ali Sami Gözükırmızı. „Die Paneele zur Rückbeleuchtung der Gläser bestehen aus einzelnen LEDs, die mit verschiedenen Winkeln das Objekt anstrahlen. Auch die Anordnung der Leuchtdioden wurde optimiert, um möglichst viel Kontrast, aber gleichzeitig möglichst wenig Schatten und Spiegelungen zu erzeugen." Die erfassten Bilder werden von der O2KS-Software automatisch analysiert.
Das Programm ist das Ergebnis von sieben Jahren Entwicklung und Weiterentwicklung von E3TAM. O2KS basiert auf NI LabView und kann bis zu 20 verschiedene Fehler im Glas mit einer Präzision von bis zu 0,6 mm identifizieren. Zudem ist das System flexibel und kann Produkte in verschiedenen Formen und Größen prüfen, etwa Becher und Fußgläser. Die Bedienoberfläche ist benutzerfreundlich gestaltet - sowohl für die Maschinenführer im Produktionsalltag als auch für die Systemadministratoren für die Konfiguration. Der zu prüfende Produkttyp lässt sich in wenigen Schritten über einen Touchscreen einstellen. Wenn nötig, kann der E3TAM-Kundendienst für Ferndiagnose und -wartung per Internet auf das System zugreifen.