PROFAKO - Zweikammersystem zur prozessintegrierten Farbklassifikation und Produktkontrolle

Entwicklungsziel des Projekts PROFAKO war die Schaffung eines flexiblen prozessintegrierbaren Systems und Verfahrens zur Kontrolle von Farb-, Reflektanz- und Transluzenzeigenschaften von Produkten in der Serienfertigung. Neben einer zuverlässigen Grundfunktionalität lag der Schwerpunkt (Flexibilität) auf einer einfachen, aufgabenspezifischen Anpassung von Mess- und Zielparametern: Messraum, Messregionen, wahlweise integrale oder Punktmessung, Einbeziehung von 3D-Geometrie- und Materialeigenschaften wie Transluzenz oder Glanz. Das Auswertesystem sollte in der Lage sein, auch auf der Basis nicht formalisierter Kriterien eine optimale Online-Klassifikation von Farb- und Reflektanzabweichungen an dreidimensional ausgeprägten Produkten zu realisieren (Learning).

Mit der Technik- und Verfahrensentwicklung im Projekt PROFAKO wurde ein prototypisches Prüfsystem für Farb-, Reflektanz- und Transluzenzeigenschaften geschaffen und prozessintegriert im Dauerbetrieb unter realen Produktionsbedingungen in der Massenfertigung getestet. An dieser Entwicklung waren in der GFaI die Forschungsbereiche 3D-Datenverarbeitung sowie Adaptive Modellierung und Mustererkennung beteiligt.

Erreicht wurden insbesondere:

• hohe Systemmodularität bzw. -flexibilität für die einfache, aufgabenspezifische Anpassung für verschiedene Prüfaufgaben, Sortimente oder Produktspektren
• 100%-Prüfung von Produkten und Online-Klassifikation von Farb- und Reflektanzabweichungen bei kurzen Taktzeiten (realisiert: bis zu 12 Produkte/Sekunde) und auf der Grundlage nichtformalisierter Kriterien
• Umsetzung des Konzepts einer Mehrkammer-Struktur: es wurde ein prinzipiell erweiterbares Zwei-Kammer-System für zwei unterschiedliche Beleuchtungs- und Aufnahmemodi pro Objekt umgesetzt, deren Teilergebnisse gewichtet zur Prüfung/Klassifizierung beitragen
• Schaffung komplexer, leistungsfähiger und lernfähiger Echtzeit-Klassifikationsalgorithmen für die Auswertung der gewonnenen Merkmale
• Umsetzung weiterer Features wie Vorhersagefunktionalität und Prognose des Eintretens von Schlechtmustern (Trendanalyse)
• Schaffung flexibler Werkzeuge zur Konfiguration des vom Anwender gewünschten Systems und zum Einlernen der Klassifikatoren auf der Grundlage von Samples (Gut/Schlecht/Toleranzbreite)
• Umsetzung von technischen Diagnosefunktionen zur Selbstkontrolle von Sensorik und Beleuchtungsparametern für eine hohe Verfügbarkeit

Die sehr guten Ergebnisse wurden nach Einzel- und Dauertests in der Massenproduktion von PVC-Flaschen, auch nach Werkstandards eines Test- und Entwicklungspartners,  letztlich von der Industrie bestätigt. Der Prototyp eines Systems befindet sich noch in der Dauererprobung an einer Produktionslinie. Der Entwicklungspartner plant den industriellen Einsatz des Prüfsystems. Weitere Informationen zum Verfahren und Prototyp finden Sie auf der Produktseite ColorInspector.

Gollnick M., Sobolyev A., Herfert D., Paul L.: Prozessintegrierte Echtzeit-Farbklassifikation und Produktprüfung in der Massenproduktion von Kunststoffflaschen. In: Tagungsband 20. Workshop Farbbildverarbeitung (ZBS), Wuppertal, September 2014, ISBN:978-3-00-047016-5.