Fertigung : So vermeiden Sie Fehler beim Druckverfahren

Bei zahlreichen industriellen Fertigungsprozessen werden Druckverfahren eingesetzt. Die Anwendungen reichen von der Beschriftung von Produkten und Verpackungen über die dekorative Farbgebung bis zur fälschungssicheren Herkunftskennzeichnung. Bedruckt werden nicht nur ebene Flächen, sondern auch komplex geformte dreidimensionale Objekte. Zum Einsatz kommen neben der großen Bandbreite klassischer Drucktechnologien auch Sonderverfahren wie Lasermarkierung, Tampondruck, Lithographie oder Digitaldruck.

Das Schweizer Engineering-Unternehmen Compar ist seit fast 35 Jahren auf dem Gebiet der industriellen Bildverarbeitung tätig und arbeitet für zahlreiche namhafte Industriekunden im In- und Ausland. Bedient werden Hightech-Branchen von Medizintechnik über die Uhrenherstellung bis hin zur Automobilindustrie. Mit dem Knowhow aus der Entwicklung zahlloser Qualitätskontrollsysteme für alle möglichen Druckverfahren entwickelt man bei Compar das VisionExpert-Tool „Optical Print Inspection“. „Wir haben eine völlig neue, vom Anwender selbst frei konfigurierbare Softwarelösung für die kameragestützte automatische Qualitätskontrolle von bedruckten Industrieprodukten entwickelt“, berichtet Roman Haller, Projektleiter bei Compar. Bisher mussten solche Lösungen von externen Experten für lediglich eine Anwendung oder für eine begrenzte Palette eng verwandter Einsatzbereiche entwickelt werden. Das neue Tool ermögliche es dem Anwender dagegen, eigene Lösungen für eine große Bandbreite unterschiedlicher Einsatzgebiete oder neuer Produkte zu konfigurieren. Dabei steht eine mächtige Funktionsbibliothek zur Verfügung.

„Um die Bedeutung dieser Entwicklung verstehen zu können, muss man sich vor Augen halten, wie Systeme zur Druckbildkontrolle bisher entstanden sind“, sagt Haller. Für die automatisierte optische Kontrolle von Druckbildern braucht man mehr als lediglich einige Gut/Schlecht-Vergleichsbilder. Es beginnt mit der kaum überschaubaren Vielfalt der eingesetzten Druckverfahren sowie der zu bedruckenden Produkte. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Festlegung der Toleranzen. Zudem variiere die Bandbreite der Vorgaben zur Qualität je nach Einsatzgebiet. „An der Spitze der Anforderungen stehen Branchen wie die Pharma- oder die Uhrenindustrie, wo teils schon Abweichungen im Bereich von Hundertstel Millimeter als Ausschusskriterium gewertet werden“, erzählt Haller. Andere Sektoren wie die Hersteller von Spielzeug oder Verpackungen sind da toleranter. Je nach Einsatzgebiet spielen Farbabweichungen, Gleichmäßigkeit des Farbauftrags oder Verzerrungen des Druckbildes eine wichtige Rolle bei der Bewertung. Dabei hängt viel vom Druckverfahren ab: Beim Tampondruck kommt es beispielsweise zu unterschiedlichen Breitungen des elastischen Druckstempels in Abhängigkeit von der Anpresskraft. Auch Geometrievariationen bei zwei- oder dreidimensional gekrümmten Objekten oder temperaturbedingte Maßänderungen im Augenblick des Drucks können zu Verzerrungen führen. Wegen dieser Vielfalt musste bisher bei der Entwicklung automatischer Kontrollsysteme fast immer ein individuell auf die Bedürfnisse des Kunden hin entworfener „Maßanzug“ aus Hardware und Software realisiert werden.

Die Qualitätsüberprüfung erfordert in bestimmten Anwendungsfällen die hochgenaue optische Vermessung bis in den Nanometerbereich. Eine Expertise, die man sich Compaq über die Jahre aufgebaut hat und die in VisionExpert zum Einsatz kommt. Dieses Knowhow hilft unnötige Produktverluste als Folge zu eng festgelegter Toleranzvorgaben zu vermeiden. „Unsere neue Software enthält das gesamte Erfahrungswissen aus einer Vielzahl über die Jahre hinweg realisierter Einzellösungen in einem äußerst vielseitig einsetzbaren Gesamtpaket“, hebt Haller hervor. Dazu gehören auch Fähigkeiten wie die Berücksichtigung von Verzerrungen z.B. bei flexiblen Materialien wie Folien oder Textilien, die Verwendung von Masken zur Ausblendung störender Umgebungsinformationen wie z.B. Halterungen oder die Prüfung bestimmter Bereiche auf Flecken oder Spritzer. Bei Bedarf kann auch der Ästhetik Vorrang vor der Perfektion gegeben werden, beispielsweise bei Spielwaren, wo unter Umständen kleinere Fehler toleriert werden können, solange sie nicht das Auge stören.

Besonderheit der Software ist auch, dass der Druck auf Bereichen eines Produkts geprüft werden kann, die nur teilweise hinter einem Ausbruch in einer Verpackung zu sehen sind. Die Software erkennt hierbei, um welchen Ausschnitt des Druckbilds es sich handelt, und prüft ausschließlich den sichtbaren Bereich auf Fehler. Beispiele für solche Anwendungen sind Stichsägeblättersortimente oder Produkte mit einer Skala in Verkaufsverpackungen aus bedrucktem Karton.

„Bei der Konzipierung der Software stand eine möglichst hohe Anwenderfreundlichkeit im Vordergrund“, betont der Projektleiter. Das Paket lässt sich ohne besondere Vorkenntnisse bedienen und dank der im Hintergrund verfügbaren Modulbibliotheken schnell und einfach für unterschiedlichste Einsatzbereiche konfigurieren. Es kann daher jederzeit auch an andere Druckverfahren oder Produkte angepasst werden. Hierarchisch gestaffelte Zugangsberechtigungen ermöglichen vorher festgelegten Mitarbeitern das Einlernen von neuen oder geänderten Bildmustern, z.B. beim Auftreten unvorhergesehener Fehlerkategorien oder beim Einlernen neuer Produkte. Damit lässt es sich flexibel an die im jeweiligen Unternehmen vorhandene Personalstruktur anpassen. Bei Bedarf kann auch sein Funktionsumfang mithilfe von VisionExpert beliebig um zusätzliche Bildverarbeitungsthemen wie Vermessung, Positionskontrolle usw. erweitert werden. Neben dem technischen Fachwissen ließ Compar die Erfahrungswerte aus der langjährigen Beratung und Problemlösung bei Kunden einfließen und ging damit den nächsten Schritt bei der Softwareentwicklung auf dem Gebiet der computergestützten Bildverarbeitung.