Automatisches Inspektionssystem zur Qualitätskontrolle von Deckenplatten

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. Schwankende Qualität der Rohmaterialien, aber auch Unregelmäßigkeiten während des Herstellungsprozesses können sich in einer breiten Palette von sichtbaren Defekten auf den Platten ausdrücken: Einrisse oder Ausbrüche, Erhebungen, Vertiefungen oder Verfärbungen der Oberfläche, fehlende oder falsche Musterungen sind nur einige Beispiele. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die genannten Defekte meist inmitten der erwünschten Oberflächenmusterung befinden und selbst vom menschlichen Auge nur schwer auszumachen sind. Raue Produktionsbedingungen mit Staub- und Hitzeentwicklung stellen darüber hinaus besondere Anforderungen an die Robustheit von Hard- und Software gegenüber störenden Umgebungseinflüssen.

Systemaufbau und Bildverarbeitung

Das System besteht aus acht hochauflösenden Kameras, die zusammen eine Produktion von 2,50 m Breite mit Geschwindigkeiten bis 45 m/min überwachen. Ausgewertet werden die Daten von insgesamt neun Rechnern - acht zur Bildanalyse und einem Server, der als Leitstand fungiert. Bei der Bilderfassung werden zwei verschiedene Beleuchtungsarten (Auflicht und Schräglicht) eingesetzt, da bestimmte Oberflächendefekte (z. B. Kratzer und raue Stellen auf der Oberfläche) jeweils nur aus bestimmten Blickwinkeln sichtbar sind.

Für die Detektionssoftware wurde ein modulares und frei konfigurierbares Framework entwickelt, welches es erlaubt, Operationen (z. B. Faltungen, Filter, Segmentierungen) effizient auf den Kameradaten durchzuführen. Die Bilder werden von hochoptimierten Algorithmen in einem mehrstufigen Prozess gezielt auf Defektregionen hin untersucht. Das Oberflächendesign der Deckenplatten wird für die Analyse ausgeblendet. Die Systemsoftware ist als Komponente des MASC-Systems realisiert und wird, mit dem Ziel einer hohen Detektionsqualität bei gesteigerter Geschwindigkeit, kontinuierlich weiterentwickelt.

MASC

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM erarbeitet Speziallösungen für die Inspektion von strukturierten, texturierten Oberflächen. Die Produktreihe MASC (Modular Algorithms for Surface Control) bietet individuelle Lösungen, aufbauend auf einer gemeinsamen Basisstruktur. Das Fraunhofer ITWM hat auch für weitere Anwendungsbereiche wie die Metall-, Kunststoff-, Holz-, Leder- und Vliesindustrie schon Prüfsysteme entwickelt.