scanware – 10 Jahre Qualitätskontrolle durch 3-D-Technik

LYNX-SPECTRA 3D ist ein hochauflösendes, laserbasiertes Bildverarbeitungssystem zur 3-D-Kontrolle von Geometrie und Volumen von Verpackungsmaterialien und Produkten aus dem pharmazeutischen, kosmetischen und Food-Bereich, das von der scanware electronic GmbH, Bickenbach, entwickelt wurde.

Das System kontrolliert auf unerwünschte Verformungen jeglicher Art wie Druckstellen, Ausbuchtungen oder auch Abplatzungen. Es kommt für Prüfaufgaben und Anwendungen zum Einsatz, die durch 2-D-Kameras nicht mehr zu lösen sind. Von 2-D- zu 3-D-Kontrolle. Entstanden ist das System, nachdem ein Kunde mit einer Aufgabenstellung auf das Unternehmen zukam, die durch die bis dahin existierenden Technologien nicht lösbar war.

„Es ging darum, die Qualität von versiegelten Aluminiumblistern sicherzustellen, indem kleinste Verformungen im Aluminium festgestellt werden, die durch den Transportprozess in der Maschine entstehen“, erklärt Harald Mätzig, Geschäftsführer der scanware electronic GmbH.

Versuche mit Schwarz-Weiß- und Farbkameras in Kombination mit verschiedensten Beleuchtungstechniken führten nicht zu den gewünschten Ergebnissen. Vor allem der Einsatz bei einer sehr schnellen Verpackungsmaschine erforderte eine Kamera mit extrem hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit. Letztendlich wurde eine Lösung gefunden, die allen Ansprüchen gerecht wird. Dank dieses Projekts könnten erste wertvolle Erfahrungen gesammelt werden, was dieses System leisten kann und welche Aufgabenstellungen künftig gelöst werden können.

Bedienterminal mit Touch-Funktion.

Anpassung an kundenspezifische Anforderungen

Mögliche Applikationen entstanden überhaupt häufig durch Kundenanforderungen. Kurz nach dem ersten erfolgreich umgesetzten Projekt konfrontierte erneut ein Kunde das Unternehmen mit einer Problemstellung: Es ging um die Inspektion von grauen Tabletten in Kombination mit Aluminiumblistern (grau-in-grau). Theoretisch ist die Kontrolle durch herkömmliche Farbtechnologie zwar möglich, aufgrund von Chargenschwankungen von Aluminium- und Produktfarben kann eine prozesssichere Erkennung jedoch nicht gewährleistet werden. Die Grau-in-grau-Problematik resultiert aus dem mangelnden Kontrast zwischen Produkt und Verpackung.

Da durch die Kontrolle Doppelbefüllungen oder das Fehlen von Produkten erkannt werden sollen, ist die 3-D-Technologie eine perfekte Lösung, denn der im System eingesetzte Laser ermittelt Geometrien und Volumen und bildet sie ab. Kontraste und Farben sind bei diesem Lösungsansatz irrelevant. Mit dem LYNX-SPECTRA 3D kann Grau-in-grau also prozesssicher kontrolliert werden.

Bild einer Doppelbefüllung, Anzeige eines Fehlerbildes, 3D-Visualisierung des Fehlerbildes.

Vielzahl von Applikationen

Die Produkte der Pharmazeuten werden immer komplexer und damit werden auch die Anforderungen an Inspektionssysteme immer vielseitiger. Mehrschichttabletten stellen beispielsweise eine Produktgruppe dar, die ebenfalls nicht prozesssicher durch herkömmliche Farbsysteme kontrolliert werden kann. Zwar können die jeweiligen Farben eingelernt werden, eine sichere Erkennung fehlender Komponenten ist allerdings erst durch die Volumenmessung des 3-D-Systems gewährleistet.

Durch die Möglichkeit der Höhenmessung beim LYNX-SPECTRA 3D kann bei der Versiegelung von Oblongs sichergestellt werden, dass es nicht zur Ansiegelung hoch stehender Objekte kommt bzw. diese Fehler sicher erkannt werden. Die Funktion dient außerdem der Erkennung von Bruchstücken unterhalb von Produkten und ist damit eine entscheidende Komponente der Qualitätskontrolle. Während durch Schwarz-Weiß- oder Farbsysteme derartige Fehler ebenso wie eine deckungsgleiche Doppelbefüllung nicht erkennbar sind, so erkennt das 3-D-System diesen Fehler durch die gewonnenen Höheninformationen. Neueste Anwendungsmöglichkeiten gibt es beispielsweise bei Pulvern oder Inhalern. Durch die Kontrolle des Volumens lassen sich hier Produktmängel, beispielsweise fehlende Pulvermengen, schnell und sicher erkennen.

scanware Qualitätskontrolle

Einfache Bedienbarkeit bei maximaler Sicherheit

Wie alle scanware-Systeme ist auch der LYNX-SPECTRA 3D mit dem Echtzeit-Betriebssystem QNX ausgestattet. Es ist robust und verlässlich und wird daher beispielsweise in der Raumfahrt oder Medizintechnik eingesetzt. Die Visualisierung erfolgt über die scanware-GUI. Sie besticht durch eine bei allen Systemen einheitliche Benutzeroberfläche, eine komfortable Dateneingabe sowie eine nachvollziehbare Menüführung. Das System ist zusätzlich mit einer 3-D-Visualisierung ausgestattet. Die Bildgenerierung erfolgt über ein Laserlichtschnittverfahren. Die eingesetzte Kamera ermöglicht es, die 3-D-Daten in sehr hoher Geschwindigkeit und Qualität zu erzeugen. Voraussetzungen sind ein Frame-Grabber und eine Multikameramischkarte zur Unterstützung der zeilenorientierten Bildübertragung. Durch den Lasereinsatz ist eine Zertifizierung nötig. Diese enthält die Laserschutzklasse 1. Für den Benutzer ist daher maximale Sicherheit geboten.

Blick in die Zukunft

Auch nach zehn Jahren bringt der Markt immer wieder neue Anforderungen hervor. Diese soll das System auch künftig lösen können. Ein Schritt, diesen Problemen zu begegnen, ist die Entwicklung eines neuen Systemtyps, des LYNX-SPECTRA 3D color. Er ermöglicht eine pixelgenaue Kombination von 3-D- und Farbdaten. Auch die Reduzierung der Baugröße ist ein weiterer Entwicklungsschritt. Sie erlaubt eine bessere Integration in baulich begrenzten Maschinen und Anlagen.

„Durch die deutliche Verkleinerung der Baugröße gewinnen wir zusätzliche Möglichkeiten, kundenspezifische Systeme noch kompakter zu gestalten. Denn jetzt können Farb- und 3-D-Prüfung in einem Gehäuse verbaut werden“, so Dominik Hüfner, Softwareentwickler bei scanware und Hauptverantwortlicher für den LYNX-SPECTRA 3D.