Bildverarbeitung Fadenkreuz zur präzisen Montage

Der Flexodruck bietet verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten, da die Flexodruck-Pressen auf nahezu jedes Material drucken können wie etwa Papier, Folie und Metallfolien. Diese Materialien sind normalerweise mit anderen Druckverfahren unbedruckbar oder nur eingeschränkt nutzbar. Das Haupt­anwendungsgebiet ist der Druck auf Verpackungsmaterialien wie Kunststoffe, Papier und Pappe. Andere mögliche Einsatz­bereiche sind Klebefilme, Isolierpapier, Getränkekartons, Servietten, Durchschläge, Tapete und Latexballons.

Flexodruck-Pressen sind Rollendruckmaschinen. Das bedeutet, dass ihnen ununterbrochen Material von großen Materialrollen zugeführt wird. Dadurch können im Durchschnitt mehr als 100 Meter pro Minute gedruckt werden, was mehr als sechs Kilometer Material pro Stunde entspricht.

Aufgrund der Schnelligkeit des Druckprozesses und der Menge der verschiedenen Druckschritte stellt die exakte Befestigung der Druckplatten und Klischees auf dem Zylinder einen wichtigen Arbeitsschritt dar. Um Formstabilität, hohe Rundlaufgenauigkeit und Produktivität ohne Stillstandszeiten zu gewährleisten, bieten Flexodruck-Montagemaschinen ein integriertes, mit einer Kamera ausgestattetes Überwachungssystem zur Übersicht, Überwachung und Anpassung der Klischeemontage. Dabei stützt sich das Überwachungssystem auf Referenzpunkte wie Mikrodots oder Kreuze. Eine bildverarbeitungsbasierte Anwendung steuert die Ausrichtung der registrierten Marker auf den Flexodruck- und Rollendruckzylindern, um Qualität und eine hohe Präzision während des Druckprozesses zu gewährleisten.

Anforderungen an das Überwachungssystem

Für einen der großen italienischen Hersteller von Flexodruck-Maschinen war es an der Zeit, seine Montagemaschinen mit hochmodernen technische Standards und höchstmöglicher Auflösung und Geschwindigkeit auszurüsten. Bis zu diesem Zeitpunkt waren Überwachungssysteme im Einsatz, die noch immer eine analoge Verbindung nutzten und nur eine niedrige Auflösung boten. Das Unternehmen wandte sich mit der Bitte an Framos, seine Flexodruck-Montagemaschinen mit innovativen und technisch überragenden Lösungen für die moderne Bildverarbeitung zu erweitern. Die Firma war schon Kunde für analoge Framegrabber von Framos und bat nun, die komplette Erfassungsplattform von der Kamera bis hin zum Host-PC anzubieten – einschließlich Ingenieurberatung und individueller Kundenanpassungen zum Einbau der Lösung. Es sollte zunächst ein Gerätetyp aktualisiert werden, mit dem Ziel, zukünftig das gesamte Portfolio an Montagemaschinen für den Flexodruck zu modernisieren.

Das neue System musste für die italienischen Ingenieure und Entwickler auf Kundenseite vier Anforderungen erfüllen, um die Systemleitung zu verbessern. Am wichtigsten war der Bedarf an einer hohen Geschwindigkeit und hoher Auflösung sowie an einer Kamera, die eine hohe Megapixelzahl und hohe Bildrate
bietet. Für eine latenzfreie Übertragung der erzeugten großen Datenmengen wurden darüber hinaus schnelle digitale Schnittstellen benötigt, um basierend auf individuellen Spezifikationen die volle Kontrolle über die Kamera zu gewährleisten. Es war ebenso wichtig, einen großen Überwachungsbereich von verschiedenen Kamerainstallationspunkten und Blickwinkeln aus zu überblicken und damit die Kontrolle über den gesamten Montage­vorgang mit hochqualitativem, optischen Zoom und aus verschiedenen Entfernungen und Perspektiven zu überblicken. Zudem musste die Lösung flexibel in Bezug auf die Anpassung des Fokus und des Zoomfaktors sein und zu einem bezahlbaren Preis als OEM-Paket zur Verfügung stehen.

Aufbau des Kamerasystems

Mit seiner langjährigen Erfahrung mit Sensoren und Systemen sowie anhand des breiten Bildverarbeitungsportfolios wählte Framos die Sony FCB-EV7500-Blockkamera als Basiskomponente des Flexodruck-Überwachungssystems für die präzise Zylindermontage. Mit einem schnellen 2,4-MP Sony Exmor CMOS-Bildsensor und einem Autofokus-Zoomobjekt mit 30-
fachem optischen Zoom liefert die Kamera die hohe Bildqualität, die in Full-HD benötigt wird, und bietet einen hohen
Dynamikbereich für aussagekräftige Bilder. Der dazugehörige externe Framegrabber, das Pleora iPort SB-GigE OEM Kit, ermöglicht, die Sony-Kamera als GigE-Vision-Kamera zu verwenden. Die Schnittstelle kann die Kamera über einen digitalen Kanal steuern und Videos in voller Auflösung mit der maximal unterstützten Geschwindigkeit übermitteln. Da eine GigE-Verbindung und GigE-Kabel verwendet werden, bleibt die Latenz niedrig und vorhersagbar.

Der Industrie-PC M110 von Tattile kann bis zu sechs Kameras mit verschiedenen Blickwinkeln betreiben. Hierbei handelt es sich um ein PoE-Gerät (Power over Ethernet), dessen Stromversorgung über einen gemeinsamen, dedizierten Ethernet-Kanal erfolgt. So ist es möglich, die volle Kontrolle über den Zoom und den Fokus jeder einzelnen angeschlossenen Sony-Blockkamera zu behalten und mit nur einer einzigen Kabelverbindung gleichzeitig die Stromversorgung zu gewährleisten.

Das italienische Framos-Team am Standort Monza nahm die Herausforderung an und verwirklichte dieses komplizierte Projekt innerhalb von drei Wochen. Zu Beginn wurden die Anforderungen sowie die Anwendungsparameter und -bedingungen genauestens analysiert, was viel mehr mit sich brachte, als nur die Auswahl der Produkte. Als spezialisierter Vertriebspartner identifizierte Framos die am besten geeigneten Produkte und stellte Prototypen mit Anpassungen und individuellen Adaptionen her.

Die Ingenieure von Framos realisierten eine maßgeschneiderte Entwicklung der Systemummantelung und des Gehäuses, welches auch in einer kundenspezifischen Farbe eloxiert und veredelt werden kann. Um die Kundenvorgabe zu testen und festzustellen, ob das Produkt den Bedürfnissen des Unternehmens entspricht, wurde zunächst ein Prototyp des gesamten Systems entwickelt. Nach erfolgter Zustimmung wurden Produktion, Prüfung und Lieferung des gesamten Systems auf Basis der Kundenbedürfnisse und unter Berücksichtigung sämtlicher Anforderungen umgesetzt. Die Kostenkontrolle und die Flexibilität der Anwendungen waren weitere wichtige Punkte für den Erfolg der angebotenen Lösung.

Bildverarbeitung für präzise Montage

Zusammengefasst bietet das Überwachungssystem für die präzise Druckzylinder-Montage im Flexodruck-Verfahren eine hohe Auflösung und ein schnelles Bildverarbeitungssystem mit Kamerabildübertragung und volle Steuerung der Objektive über ein einziges Ethernetkabel. Das System überträgt hochauf­lösende Bilder mit der maximalen Rate, die von der Blockkamera unterstützt wird. Kabellängen von bis zu 100 Metern sind möglich, wobei eine niedrige, vorhersehbare Latenz gewährleistet ist. Das System bietet ein vollständig anpassbares individuelles Gehäuse. Dank des Sony-Block-Bildverarbeitungssystems von Framos erreichte der italienische Hersteller von Flexodruck-Montagemaschinen eine leistungsfähigere und präzisere Anpassung mit erhöhter Auflösung und erhöhtem Zoomfaktor.

Die Lösung wird derzeit für Flexodruck-Anwendungen sowie für visuelle Prüfmaschinen für Druckprozesse und Komponententests genutzt und wurde auf der Drupa 2016, der weltgrößten Messe der Druckindustrie, der Öffentlichkeit vorgestellt.