Kamerabasierte Kappenkontrolle mit künstlicher Intelligenz

Starker Preisdruck gepaart mit hohen Qualitätsanforderungen – die Getränke- und Flaschenindustrie steht vor dem klassischen Dilemma vieler Branchen.

So auch in der Qualitätskontrolle eines französischen Herstellers von Kunststoffverschlüssen. Risse und Mikrorisse an Kunststoffkappen in 40 verschiedenen Farben und Schattierungen zuverlässig zu erkennen, die auf einer Produktionslinie mit hoher Geschwindigkeit laufen, ist eine echte Herausforderung.

APREX Solutions aus Nancy, Frankreich, hat dieses Ziel mit Hilfe von Bildverarbeitungstechnologie und künstlicher Intelligenz erfolgreich erreicht. Die Basisbilder liefert eine USB 3 Industriekamera von IDS Imaging Development Systems.

SOLOCAP ist eine Tochtergesellschaft von La Maison Mélan Moutet – „Geschmackskonditionierer seit 1880“ – und stellt an seinem Industriestandort in Contrexéville alle Arten von Kunststoffverschlüssen für den Lebensmittelsektor her.

Darunter ein erstklassiger Schraubverschluss passend für jede Glas- oder PET-Flasche. Durch einen um den Flaschenkragen angeordneten klemmbaren Lamellenring ermöglicht er einen einfachen, schnellen, absolut dichten und sicheren Verschluss.

Allerdings müssen die Lamellen während der Produktion zuverlässig und äußerst sorgfältig auf Risse, Risse und Verdrehungen geprüft werden. Nur so ist absolute Dichtigkeit gewährleistet.

Das bisherige Inspektionssystem konnte diese hohen Anforderungen nicht erfüllen. APREX Solutions realisierte die neue Lösung mit künstlicher Intelligenz individuell auf Basis hauseigener Softwarealgorithmen.

Die notwendigen Spezifikationen wurden im Vorfeld gemeinsam mit dem Kunden erarbeitet. Dazu gehörten auch mehrere Inspektionsstufen, zu denen beispielsweise die Reject-Kontrolle zur Vermeidung von Falschmeldungen gehörte. Die Einführung erfolgte in zwei Phasen:

Zunächst wurde die konkrete „SOLOCAP Anwendung“ mit Hilfe der intelligenten APREX Track KI-Lösung trainiert. Die Software umfasst verschiedene Objektdetektoren, Klassifikatoren und Standardmethoden, die auf verschiedenen Ebenen arbeiten.

Entsprechend vernetzt liefern sie schließlich das gewünschte, auf den Kunden zugeschnittene Ergebnis. Vier Kontrollstufen mit mehreren Testpunkten garantieren eine Zuverlässigkeitsrate von über 99,99 Prozent.

Im zweiten Schritt wurde diese Anwendung direkt nach dem ersten Montagelauf mit APREX Track C&M in die Produktionslinie implementiert. Letztere wurde speziell für die vielfältigen Bildverarbeitungsanforderungen im industriellen Bereich entwickelt.

Dies umfasst unter anderem die Kontrolle und Absicherung einer Produktionslinie bis hin zur Messung, Identifizierung und Klassifizierung von Fehlern im Produktionsumfeld.

Die Software-Suite liefert die gewünschten Ergebnisse schnell und effizient, ohne zeitraubende Entwicklungsprozesse. Nach einer kurzen Schulung der KI-Methoden ist das komplette System einsatzbereit beim Kunden.

Im Fall von SOLOCAP kombiniert es eine Industriekamera IDS UI-3280CP-C-HQ, eine leistungsstarke Ringbeleuchtung und eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), um eine umfassende Kontrolle über alle Inspektionsprozesse zu ermöglichen.

Gleichzeitig zeichnet es alle Arbeitsabläufe in Echtzeit auf und gewährleistet eine lückenlose Rückverfolgbarkeit. Dafür wird nur eine Kamera benötigt. APREX TRACK C&M kann jedoch bis zu 5 Kameras verwalten.

Romain Baude, Gründer von APREX Solutions, sagt:„Die Schwierigkeit bei diesem Projekt bestand hauptsächlich in der sehr subtilen Ausprägung der gesuchten Mängel und in der Vielzahl der Farben. Mit unserer Software-Suite war es möglich, schnell eine Bildverarbeitungsanwendung einzurichten. Trotz der Komplexität.“

Grundlage für die Auswertungen ist das Bild der Kamera. Es erfasst jede einzelne Kappe direkt in der Produktionslinie mit hoher Geschwindigkeit und macht kleinste Details für die Software sichtbar.

Eine entscheidende Komponente:die Kamera

Die im System integrierte Industriekamera UI-3280CP-C-HQ mit dem 5 MP IMX264 CMOS Sensor von Sony setzt neue Maßstäbe in Sachen Lichtempfindlichkeit, Dynamikumfang und Farbwiedergabe.

Die USB-3-Industriekamera bietet eine hervorragende Bildqualität bei außergewöhnlich geringem Rauschen – bei Bildraten bis zu 36 fps. CP steht für „Compact Power“.

Denn das kleine Kraftpaket für Industrieanwendungen aller Art ist schnell, zuverlässig und ermöglicht eine hohe Datenrate von 420 MByte/s bei geringer CPU-Last.

Anwender können aus einer Vielzahl moderner CMOS-Sensoren von Herstellern wie Sony, CMOSIS, e2v und ON Semiconductor mit unterschiedlichsten Auflösungen wählen.

Durch sein innovatives, patentiertes Gehäusedesign mit Abmessungen von nur 29 x 29 x 29 Millimeter eignet es sich unter anderem für Aufgaben in den Bereichen Automatisierung, Automotive, Medizintechnik und Life Sciences, Landwirtschaft, Logistik sowie Verkehr und Transport. P>

Schraubbare Kabel sorgen für eine zuverlässige elektrische Verbindung. Dank des IDS-charakteristischen Plug &Play-Prinzips werden die Kameras automatisch vom System erkannt und sind sofort einsatzbereit.

Romain Baude sagt:„Die hervorragende Farbwiedergabe der UI-3280CP-C-HQ und ihre hohe Auflösung von 5 MP waren für uns ausschlaggebend für die Wahl der Kamera. Gleichzeitig ermöglichte das Modell eine schnelle und unkomplizierte Integration in unser System.“

Ausblick

Anthony Vastel, Head of Technology and Industry bei SOLOCAP, sieht viel Potenzial in dem neuen Inspektionssystem.

Er sagt:„Der KI-basierte Ansatz von APREX hat neue Türen für unsere zu 100 Prozent visionsbasierte Qualitätskontrolle geöffnet. Unsere Anforderungen an die Produktsicherheit, aber auch an die Rückweisungskontrolle, insbesondere bei Falschmeldungen, wurden schnell erfüllt.

„Wir sind davon überzeugt, dass wir noch einen Schritt weiter gehen können, indem wir die Effizienz des Systems bei SOLOCAP weiter steigern und auf andere Produktionslinien übertragen.“

KI bietet der Qualitätssicherung, aber auch allen anderen Branchen, in denen Bildverarbeitungstechnik zum Einsatz kommt, neue, ungeahnte Anwendungsfelder.

Damit lassen sich Aufgaben lösen, bei denen die klassische, regelbasierte Bildverarbeitung an ihre Grenzen stößt. So lassen sich mit vergleichsweise wenig Aufwand qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen – schnell, kreativ und effizient.

APREX Solutions und IDS haben dies erkannt und bieten Lösungen mit intelligenten Produkten, die Kunden den Einstieg in diese neue Welt erleichtern. Bildverarbeitung und KI – ein echtes Dreamteam auf Wachstumskurs.