Qualitätskontrolle in der Produktion: Online-Fehlererkennung mit MASC

Bei vielen Produkten aus dem Bereich der verarbeitenden Industrie (zum Beispiel Holz, Papier, Tapeten, Vlies etc.) spielen visuelle Eindrücke bei der Beurteilung der Qualität eine entscheidende Rolle. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik, ITWM, Kaiserslautern hat in der Produktreihe MASC verschiedene Software-Tools entwickelt, die anhand digitaler Kamerabilder Materialfehler detektieren und klassifizieren bzw. Farbnuancen erkennen können. Außerdem lassen sich Farb- und Strukturparameter aus texturierten Oberflächen extrahieren. Über die Klassifizierung der Parameter ist dann eine lückenlose Sortierung strukturierter Materialien möglich.

SPOT detektiert anhand digitaler Kamerabilder Fehler in Papieren und Beschichtungen und klassifiziert diese nach Form, Größe und Ausprägung. Fehler in der Oberflächenstruktur werden je nach Ausprägung bereits ab einer Größe von weniger als einem Millimeter sicher erkannt. Die Prüfergebnisse können, zum Beispiel als Sortieranweisung, an die Prozess-Steuerung weitergegeben werden. Durch die Verwendung von Standard-Hardwarekomponenten (PCs, Framegrabber, Kameras) ist das System kostengünstig, flexibel und leicht zu erweitern und bietet den Vorteil, dass die Benutzeroberflächen leicht an die Anforderungen des Kunden angepasst werden können.

TASQ ist ein Online-Inspektionssystem zur Qualitätskontrolle gewebter Stoffe ohne Farbmuster (Denim, Flat Fabric). Fehler wie Knoten, doppelte oder fehlende Fäden werden erkannt und einer wählbaren Anzahl von Fehlerklassen zugeteilt. Die Ergebnisse werden in einem detaillierten Qualitätsprotokoll dokumentiert, können aber auch direkt zur Prozess-Steuerung herangezogen werden. Die zugrunde liegenden Algorithmen sind modular aufgebaut und können beliebig ausgetauscht und modifiziert werden. Das Prüfsystem kann damit effektiv auf kundenspezifische Anforderungen zugeschnitten werden.

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Vliesstoffen ist ihre mechanische Festigkeit. Diese kann mit zerstörungsfreien Methoden nicht direkt ermittelt werden. Da die Vlieshomogenität jedoch stark mit den mechanischen Eigenschaften korreliert, kann die Gleichmäßigkeit der Faserverteilung als Maß für die Festigkeit herangezogen werden. Die visuelle Bewertung der Vlieshomogenität ist ein schwer reproduzierbarer Prozess. Mit neu entwickelten Methoden der Bildverarbeitung gelingt eine quantitative Erfassung der Faserverteilung. Die Ergebnisse sind dadurch objektiv und reproduzierbar und können direkt zur Überwachung der Produktqualität verwendet werden. Die Algorithmen sind mit einer komfortablen Bedieneroberfläche realisiert.

FOQUS wurde zur objektiven Beurteilung farbiger strukturierter Oberflächen gemäß der menschlichen Wahrnehmung entwickelt. In vielen Fertigungsbereichen stellt sich immer wieder die Aufgabe, Teile farblich aufeinander abgestimmt zu sortieren oder die Farbkonstanz eines Produkts zu überwachen. Das Vorhandensein einer Oberflächenstruktur oder Maserung erschwert den Einsatz herkömmlicher Farbmessmethoden erheblich.

FOQUS ermöglicht auch bei relativ homogenem Farbton und texturierter Oberfläche eine lückenlose Sortierung. Das Tool kann an unterschiedliche Aufgabenstellungen angepasst werden und ist für eine ganze Reihe von Materialien geeignet wie etwa Holz, Papier, Tapeten, Teppichböden, Vlies etc.

Bei der Herstellung von qualitativ hochwertigsten Lederprodukten darf das Grundmaterial keine Beschädigungen aufweisen. Rohhautfehler, z.B. durch haltungs- oder transportbedingte Beschädigungen der Haut, Hautkrankheiten, Fehler beim Abzug der Haut und Konservierungsschäden mindern den Materialwert der Haut. Im Rahmen der Lederherstellung ist daher eine Klassifizierung der Häute erforderlich. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Chalmers-Research-Centre (FCC) in Schweden entwickelt das Fraunhofer ITWM ein automatisches Inspektionssystem zur Qualitätskontrolle von gegerbtem Naturleder.

Deckenplatten werden in Gebäuden u.a. als Brandschutz, zur Wärmedämmung und zur Verbesserung der Raumakustik eingesetzt. Sie sind in einer Vielzahl verschiedener Oberflächendesigns verfügbar, die - abgesehen vom optischen Erscheinungsbild - jeweils unterschiedliche akustische Eigenschaften aufweisen.

Für die Qualitätskontrolle von Deckenplatten ist in Kooperation mit der Hochschule Aschaffenburg das automatische Inspektionssystem MASC-STEX entwickelt worden. Das System ist in der Lage auf unterschiedlich texturierten Oberflächen (Musterungen) eine Vielfalt an Fehlerarten wie Kratzer, raue Stellen und fehlende Nadelungen, zuverlässig zu detektieren.

In vielen Branchen wird die Qualität eines Produkts durch die genaue Einhaltung der geometrischer Abmessungen und durch die Oberflächenqualität definiert. Das Projekt »Integrierte optische Vermessung und Oberflächenprüfung von dreidimensionalen Objekten« verfolgt die Integration der beiden grundsätzlichen Qualitätsmessverfahren in ein einziges System. Vorteile entstehen durch den kompakteren Aufbau bei reduzierten Investitionskosten und durch Verbesserung der Prüfleistung durch Kombination der Ergebnisse aus unterschiedlichen Sensoren. Vor allem Automobil-, Haushaltswaren- und Kosmetikindustrie können durch kürzere Prüfzeiten und niedrigere Investitionskosten von dem System profitieren.