Ob im Flugzeug, beim Take-away oder im Supermarkt: Aluminiumschalen sind als Behälter für Lebensmittel allgegenwärtig. Auf rund 50 Pressen fertigt Novelis Deutschland am Standort Plettenberg unzählige Schalenvarianten mit und ohne Unterteilung sowie in unterschiedlichsten Formen und Größen. Allen gemeinsam ist: Die Produkte müssen dicht sein und die gewünschten Konturen aufweisen.
„Aufgrund der hohen Taktgeschwindigkeiten fertigen wir auf unseren Pressen täglich so große Stückzahlen, dass eine manuelle Überprüfung nur stichprobenhaft durchgeführt werden konnte“, beschreibt Produktionstechniker Julian Schmidt die Situation. Anfang 2017 hat Novelis daher in ein zweistufiges Bildverarbeitungssystem sowie in weitere Aggregate investiert und auf diese Weise den kompletten Fertigungsprozess einer Linie weiter automatisiert.
Zwei Bildverarbeitungssysteme in Reihe
Die Prüfung der Behälter erfolgt in zwei Stufen, mit denen die produzierten Schalen zu 100 % auf Dichtigkeit und Konturtreue untersucht werden. Im ersten Schritt inspizieren zwei Line Scan Bars (LSB) von Mitsubishi Electric die Konturen der Schalen und erkennen Soll-Abweichungen von +/- 100 µm. Pro Linie ist ein Line Scan Bar mit Coaxpress-Schnittstelle und einer Sensorbreite von knapp 400 mm im Einsatz, die Beleuchtung erfolgt für jeden LSB über ein Linienlicht von CCS, das als Hintergrundbeleuchtung über den vorbeigeführten Behältern montiert ist.
„Diese Station erkennt Geometriefehler wie beispielsweise so genannte Nasen oder Stanzreste an den Behältern. Die Toleranz der Konturprüfung ist dabei parametrierbar“, so Schmidt. Behälter, die außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen, werden ausgeschleust, um das Aluminiummaterial der detektierten Schalen zu sammeln und zu recyclen.
Vier Kameras zur Lochprüfung
An der zweiten Bildverarbeitungsstation, direkt nach der Konturprüfung, wird überprüft, ob die Schalen Leckagen aufweisen. „Die Materialstärke der Aluminiumbänder, aus denen die Schalen gepresst werden, liegt je nach Behältertyp zwischen 40 und 180 µm. Beim Tiefziehen durch die Pressen besteht selbst bei optimalen Prozessabläufen immer die Gefahr von Materialrissen. Derartige Fehler müssen auf jeden Fall erkannt werden.“
Die Bildaufnahme erfolgt an dieser Stelle durch vier Flächenkameras vom Typ Genie Nano von Teledyne Dalsa, die jeweils eine Hälfte der Schalen aufnehmen. Zur Erkennung von Leckagen ist es optimal, mit einer Hintergrundbeleuchtung zu arbeiten, da auf diese Weise durchscheinendes Licht erkannt und als Fehler identifiziert werden kann.
Zur Überprüfung und Veranschaulichung der Inspektionen dient ein Monitor, auf dem die Ergebnisse beider Bildverarbeitungsstationen kombiniert dargestellt werden. Das Personal hat hier die Möglichkeit, Fehlerbilder abzurufen und somit zu kontrollieren, ob das System korrekt arbeitet. Auf dieser Basis lassen sich Gut-Schlecht-Entscheidungen des Systems nachvollziehen und im Bedarfsfall Einstellungen korrigieren.
Für Produktionstechniker Schmidt ist die Bildverarbeitungsstation ganz klar das Schlüsselelement der gesamten Anlage: „Ohne dieses System wäre es aufgrund der hohen Produktionsgeschwindigkeiten unmöglich gewesen, die früheren Stichproben durch eine zuverlässige 100%-Kontrolle der Konturen sowie die Prüfung auf Leckagen zu ersetzen.“
Als entscheidenden Faktor für die schnelle Umsetzung der vollautomatisierten Lösung nennt Schmidt die Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern, wie dem Bildverarbeitungsspezialisten Industrielle Sensorsysteme Wichmann, der die Bildverarbeitungskomponenten für seine Lösungen seit fast zwei Jahrzehnten über Stemmer Imaging bezieht. So auch bei der Realisierung der Anlagen für Novelis.
Stemmer Imaging AG
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82178 Puchheim, Deutschland
Tel.: +49 89 80902–229
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