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1-2016

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Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Qualitätssicherung Bild

Qualitätssicherung Bild 3: Der Vakuum CIS ist optional mit einer Zeilenbreite von 260 bis maximal 2.080 Millimeter und einer Auflösung zwischen 400 und 2.400 dpi verfügbar sein, damit sie den gewünschten Nutzen bringen. Viele andere Einsatzzwecke erfordern keine zusätzliche Beschichtung. Für die Inspektion von unbeschichteten Folien sind die CIS-Sensoren von Tichawa Vision eine gute Wahl. Die hochleistungsfähigen optischen Bildverarbeitungssensoren prüfen das auf Rollen befindliche Folienmaterial im Produktionsprozess auf Fehlstellen wie Löcher, Risse, Dünnstellen, Einschlüsse oder Tröpfchen. „Das System erkennt sofort und automatisch fehlerhafte Folien abschnitte und markiert die Bereiche“, erläutert Dr. Nikolaus Tichawa, Geschäftsführer der Tichawa Vision GmbH. Integraler Bestandteil des CIS- Messsystems ist das Verwalten und Auswerten der erzeugten Bilddaten. Die speziell für die Prüfanlage entwickelte und auf den jeweiligen Anwender angepasste Software gestattet die Auswertung nach genau festgelegten Parametern. Die Software gibt Trends und Statistiken aus, die tabellarisch sowie in grafischer Darstellung angezeigt werden können. Alle ermittelten Daten lassen sich direkt für das Reporting nutzen und an übergeordnete Systeme weiterleiten. Beschichtung erfordert Vakuum Anders verhält es sich bei Kunststofffolien, die mit Metall oder Keramik beschichtet sind. Beispielsweise Chipstüten: Ohne Metallbeschichtung würde Feuchtigkeit in die Tüte dringen, wodurch die Chips ihre Knackigkeit verlieren. Das Aufdampfen der Beschichtung funktioniert allerdings nur im Vakuum. Zur Folieninspektion sind deshalb vakuumtaugliche CIS notwendig. Die vakuumtauglichen Contact- Image-Sensoren von Tichawa beispielsweise eignen sich aufgrund des rostfreien Edelstahlgehäuses mit optionalen Kunststofffenstern (Makrolon oder LEXAN) besonders für die Folieninspektion in der Lebensmittelbranche. Mit dem Edelstahlgehäuse hält der Vakuum-CIS den rauen Umgebungsbedingungen in der Lebensmittelindustrie mit hoher Kälte, Hitze, Feuchte und aggressiven Substanzen stand. Der mit einem Einzel- oder Doppelzeilensensor ausgestattete Vakuum-CIS kann sowohl für Anwendungen im Vakuum als auch unter atmosphärischen Bedingungen eingesetzt werden. Er ist optional mit einer Zeilenbreite von 260 bis maximal 2.080 Millimeter und einer Auflösung zwischen 400 und 2.400 dpi verfügbar. Auf die richtige Schichtdicke kommt es an Neben der Oberflächeninspektion spielt bei beschichteten Folien eine Überprüfung der Schichtdicke eine zentrale Rolle. Zu diesem Zweck ist die Prüfanlage außer mit einem CIS-System zusätzlich mit einem Densitometer (= Dichtemessgerät) ausgestattet. Es prüft, ob die Beschichtung der Folien einheitlich dick ist. Für diesen Einsatzzweck bietet Tichawa Vision kombinierte Prüfsensoren mit zwei nebeneinander liegenden Lesezeilen. Eine Seite ist mit einem Densitometer mit einer Auflösung von 20 bis 25 dpi bestückt, die andere mit einem CIS. „Wir bauen unsere Anlagen auf Basis eines einheitlichen Technologiekonzepts, welches auf Standardmodulen aus eigener Entwicklung und Herstellung beruht. Deshalb können wir alle Prüfanlagen in hohem Maße kundenspezifisch anpassen“, so Dr. Nikolaus Tichawa. Abhängig vom Einsatzzweck passt Tichawa die Breite des Densitometers bis zu zwei Metern an. Die Schichtdicken der Folien, die das Tichawa-Densitometer bis >3 OD (= Optische Dichte, Maß für die Abschwächung einer Strahlung nach Durchqueren eines Mediums) inspizieren kann, liegen zwischen zehn und 50 bis 60 Mikrometer. In diesen Schichtdicken ist Metall in geringem Maße lichtdurchlässig. Diese Eigenschaft nutzen Densitometer. Über die Lichtdurchlässigkeit messen sie die Schichtdicke. Die Auswertung der Helligkeitsdifferenz zwischen Referenz- und produzierter Folie ermöglicht die Erkennung von Dichte- und Schichtdickenabweichungen. Im Einrichtungsmodus messen die Qualitätsprüfer die Anlage anhand einer Referenzfolie ein und bestimmen die Qualitätskriterien durch die Eingabe von Kontrastschwellen und Fehlergrößen. Gemeinsam stark Die kombinierte Sensoranlage ist beim Folienproduzenten in der Vakuumkammer eingebaut. Nach dem Einsetzen der zu beschichtenden Folienrolle wird die Luft aus der Vakuumkammer gepumpt. Das dauert wenige Minuten. Dann beginnt der Beschichtungsprozess. Die Folie wird bedampft, abgekühlt und wieder aufgerollt. Dazwischen sitzt der kombinierte Industrie- Scanner. Die Folie läuft zwischen Sensor und Lichtquelle durch. Auf der einen Seite wird beleuchtet, auf der anderen gemessen, wie viel Licht durch die Schicht dringt. Am Ende des Prozesses belüften die Maschinenbetreiber die Kammer und entnehmen die Folie. Nach dem Säubern der Düsen und Einsetzen einer neuen Folienrolle beginnt der Prozess wieder von vorne. Parallel dazu läuft die Qualitätskontrolle. Die Ergebnisse der Schichtdicken-Messung werden grafisch oder tabellarisch dargestellt. Anhand der Daten kann der Mitarbeiter an der Beschichtungsmaschine schnell erkennen, ob die Vorgaben eingehalten wurden. Liegt ein Wert außerhalb des Toleranzbereichs, beispielsweise 26 meditronic-journal 1/2016

Qualitätssicherung Bild 4: Eingespannt zwischen Sensor und Lichtquelle überprüft der Tichawa CIS die Folie auf Risse, Löcher, Einschlüsse oder Dünnstellen Bild 5: Dr. Nikolaus Tichawa, Geschäftsführer der Tichawa Vision GmbH außerhalb des Bereichs 1,8 bis 2,1 OD, ist eine Nachregelung des vorgelagerten Bearbeitungsprozess direkt und schnell möglich. Der Mitarbeiter kann die Quellen nachstellen und mehr Beschichtung auftragen lassen. Hologrammfolien – komplex in der Herstellung Etwas komplexer gestaltet sich die Inspektion von Hologrammfolien. Hologramme steigern die Attraktivität eines Erzeugnisses, veredeln das Produkt, schützen es oder machen es fälschungs sicher, unter anderem bei Eintrittskarten, Geldscheinen, Zertifikaten, Vignetten oder Verpackungen. Neben Karton und Papier lassen sich auch andere Materialien mit der Hologrammfolie ausstatten, zum Beispiel Chipkarten wie der EU- Führerschein, die Gesundheitskarte oder auch Vignetten. Inspektion von Hologrammfolien – eine Herausforderung Bei der Serienfertigung von Hologrammen gibt es zwei Herausforderungen. Zum einen erlaubt die begrenzte Auflösung der am Markt verfügbaren Schichtdickenmessgeräte keine ausreichende Qualitätssicherung am Frontend. Zum anderen ist am Backend die Inspektion der fertigen Hologramme durch den sich ändernden Betrachtungswinkel mit herkömmlichen Kameras nicht möglich. Tichawa Vision hat nach eigenen Angaben als erster Anbieter Systeme entwickelt, die diese beiden Anforderungen erfüllen. Bei der Fertigung von Hologramm-Verpackungen geht es im ersten Schritt, am Frontend, darum, die Schichtdicke des aufgebrachten Metallfilms zu prüfen. Gegebenenfalls muss der CVD-(Chemical Vapor Deposition) oder PVD-(Physical Vapor Deposition)-Prozess zur Aufbringung der Schicht immer wieder manuell oder automatisch neu geregelt werden, um das optimale Ergebnis zu bekommen. Mit konventionellen Schichtdickenmessgeräten ist dies im Vakuum nach dem heutigem Stand der Technik zwar möglich, eine vernünftige Qualitätssicherung erlaubt deren begrenzte Auflösung mit wenigen, unter zehn liegenden Messpunkten jedoch nicht. Lotrechte Betrachtung durch CIS-Sensoren Die ortsauflösenden Schichtdickensensoren eignen sich sowohl unter Luft, bei niedrigem Druck als auch im Vakuum für Dichtemessungen im Bereich von 0 bis 3,0 OD. Sie bieten 1000 Pixel pro Meter Lesebreite für eine Ortsauflösung von 1.016 mm und Transportgeschwindigkeiten von bis zu 1200 m/min. Die im Lieferumfang inbegriffene Auswertungssoftware ermöglicht die Visualisierung und Inspektion in Echtzeit. Zusätzlich kann eine höher auflösende Sensorzeile sogenannte Pinholes erkennen. Die Inspektion der fertigen Hologramme am Backend ist mit herkömmlichen Kameras durch den sich ändernden Betrachtungswinkel hervorgerufen durch das Objektiv nicht möglich. Die Änderung des Blickwinkels vom linken Rand mit typisch minus 45 bis 60 Grad über die Bahnmitte mit 0 Grad bis zum rechten Rand mit ebenfalls 45 bis 60 Grad führt zu ganz erheblichen Unterschieden beim Kontrast der einzelnen Hologramme. Eine Prüfung ist nicht mehr möglich. Die CIS-Sensoren ermöglichen die lotrechte Betrachtung unverändert über die gesamte Bahnbreite. Nachfolgende Bilder verdeutlichen die ganz erhebliche Verbesserung eines CIS-Systems gegenüber einer Zeilenkamera. Detektion von Kinegrammen Schließlich ist mit den Sensoren auch die Qualitätskontrolle von Kinegrammen möglich. Kinegramme enthalten zwei Bilder, von denen der Betrachter abhängig vom Betrachtungswinkel immer nur eines erkennen kann. Ändert sich der Blickwinkel, kann das Bild gegen das andere wechseln. Kinegramme sind beispielsweise als lichtbeugende Folien auf den 5-, 10- und 20-Euro-Noten angebracht und dienen zum Schutz gegen Fälschungen. Neben Banknoten machen die Kinegramme auch Metallbarren, Reisepässe, Visaund Identitätskarten fälschungssicher. Das Kinegramm ist eine Spezialform des Hologramms. Anders aber als beim Hologramm, das dreidimensionale Elemente besitzt, stellen die meist silbrig glänzenden Kinegramme einen zweidimensionalen Bewegungsablauf dar. Fazit Die digitale Bildverarbeitung ist bei der Qualitätssicherung in der Folienproduktion unverzichtbar. Die Vorteile liegen vor allem in der lückenlosen Inspektion der Folienqualität. Treten Fehler auf, können die Mitarbeiter unmittelbar reagieren. Produktionsstörungen, Fehlauslieferungen und Reklamationen lassen sich dadurch vermeiden. Schließlich bieten die Inspektionssysteme mit ihren Fehlerklassifikationstools die Möglichkeit, den Produktionsprozess zu analysieren und zu optimieren. Tichawa Vision GmbH www.tichawa.de meditronic-journal 1/2016 27

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