IDS bringt KI-gestütztes Kamerasystem für präzise Kappeninspektion in der Getränke- und Flaschenindustrie

Starker Preisdruck bei gleichzeitig hohen Qualitätsanforderungen – die Getränke- und Flaschenindustrie steht vor dem klassischen Dilemma vieler Branchen. Dies gilt auch für die Qualitätskontrolle eines französischen Herstellers von Kunststoffkappen.

Das zuverlässige Erkennen von Rissen und Mikrorissen an Kunststoffkappen in 40 verschiedenen Farben und Farbtönen bei hoher Produktionsgeschwindigkeit ist eine echte Herausforderung.

APREX Solutions aus Nancy, Frankreich, hat dieses Ziel mithilfe von Bildverarbeitungstechnologie und künstlicher Intelligenz erfolgreich erreicht.

Die Grundbilder liefert eine USB-3-Industriekamera von IDS Imaging Development Systems.

SOLOCAP ist eine Tochtergesellschaft von La Maison Mélan Moutet, „Geschmacksveredler seit 1880“, und fertigt am Standort Contrexéville alle Arten von Kunststoffkappen für den Lebensmittelsektor.

Dazu gehört ein erstklassiger Schraubverschluss, der für jede Glas- oder PET-Flasche geeignet ist. Dank eines klemmbaren Lamellenrings am Flaschenhals ermöglicht er eine einfache, schnelle, absolut dichte und sichere Versiegelung.

Die Lamellen müssen jedoch während der Produktion zuverlässig und äußerst sorgfältig auf Risse, Einrisse und Verdrehungen geprüft werden. Nur so lässt sich absolute Dichtheit garantieren.

Das bisherige Inspektionssystem konnte diese hohen Anforderungen nicht erfüllen. APREX Solutions realisierte die neue Lösung mit künstlicher Intelligenz individuell auf Basis eigener Softwarealgorithmen. Die nötigen Spezifikationen wurden vorab in Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickelt.

Dazu gehörten auch mehrere Prüfstufen, beispielsweise die Ausschusskontrolle, um Fehlmeldungen zu vermeiden. Die Einführung erfolgte in zwei Phasen:

Zunächst wurde die spezifische „SOLOCAP-Anwendung“ mithilfe der intelligenten APREX Track AI-Lösung trainiert. Die Software umfasst verschiedene Objektdetektoren, Klassifizierer und Standardmethoden, die auf unterschiedlichen Ebenen arbeiten.

Entsprechend vernetzt liefern sie letztlich das gewünschte, auf den Kunden zugeschnittene Ergebnis. Vier Kontrollstufen mit mehreren Prüfpunkten 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 integriert. Letztere wurde speziell für die vielfältigen Bildverarbeitungsanforderungen im industriellen Sektor entwickelt.

Dazu gehören unter anderem die Steuerung und Absicherung einer Produktionslinie bis hin zur Messung, Identifikation und Klassifizierung von Fehlern in der Produktionsumgebung.

Die Software-Suite liefert die gewünschten Ergebnisse schnell und effizient, ohne zeitaufwändige Entwicklungsprozesse. Nach kurzem Training der KI-Methoden ist das komplette System beim Kunden einsatzbereit.

Im Fall von SOLOCAP kombiniert es eine IDS UI-3280CP-C-HQ Industriekamera, leistungsstarke Ringbeleuchtung und eine programmierbare Logiksteuerung (SPS) für eine umfassende Kontrolle aller Prüfprozesse.

Gleichzeitig werden alle Arbeitsabläufe in Echtzeit aufgezeichnet und vollständige Rückverfolgbarkeit sichergestellt. Dafür wird nur eine Kamera benötigt; APREX TRACK C&M könnte jedoch bis zu 5 Kameras verwalten.

Romain Baude, Gründer von APREX Solutions, sagt: „Die Schwierigkeit dieses Projekts lag vor allem in der sehr subtilen Ausprägung der gesuchten Fehler und in der Vielzahl der Farben. Mit unserer Software-Suite war es möglich, schnell eine Bildverarbeitungsanwendung einzurichten – trotz der Komplexität.“

Das Kamerabild bildet die Basis für die Auswertungen. Es erfasst jede einzelne Kappe direkt in der Produktionslinie bei hoher Geschwindigkeit und macht kleinste Details für die Software sichtbar.

Ein entscheidendes Bauteil: die Kamera

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

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

Denn der winzige Kraftprotz für industrielle Anwendungen aller Art ist schnell, zuverlässig und ermöglicht eine hohe Datenrate von 420 MByte/s bei geringer CPU-Last. Anwender können aus einer großen Anzahl moderner CMOS-Sensoren von Herstellern wie Sony, CMOSIS, e2v und ON Semiconductor mit einem breiten Auflösungsbereich wählen.

Das innovative, patentierte Gehäusedesign mit Abmessungen von nur 29 x 29 x 29 Millimetern eignet sich für Aufgaben in Automatisierung, Automobil, Medizintechnik und Life Sciences, Landwirtschaft, Logistik sowie Verkehr und Transport.

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

Romain Baude sagt: „Die exzellente Farbwiedergabe der UI-3280CP-C-HQ und ihre hohe Auflösung von 5 MP waren entscheidend für unsere Kamerawahl. Gleichzeitig ermöglichte das Modell eine schnelle, unkomplizierte Integration in unser System.“

Ausblick

Anthony Vastel, Leiter Technologie und Industrie bei SOLOCAP, sieht großes Potenzial im neuen Inspektionssystem: „Der KI-basierte Ansatz von APREX hat neue Türen für unsere 100-prozentige, bildbasierte Qualitätskontrolle geöffnet.

„Unsere Anforderungen an Produktsicherheit, aber auch an die Ausschusskontrolle, insbesondere bei Fehlmeldungen, wurden schnell erfüllt. Wir sind überzeugt, dass wir noch einen Schritt weitergehen können, indem wir die Effizienz des Systems bei SOLOCAP weiter steigern und es auf andere Produktionslinien übertragen.“

KI bietet der Qualitätssicherung, aber auch allen anderen Branchen, in denen Bildverarbeitungstechnologie eingesetzt wird, neue, bisher undenkbare Anwendungsfelder.

Sie ermöglicht die Lösung von Aufgaben, an denen klassische, regelbasierte Bildverarbeitung an ihre Grenzen stößt. Hochwertige Ergebnisse lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand erzielen – schnell, kreativ und effizient.

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