Fehlerfreie ­Verpackungen durch intelligente ­Bildverarbeitung

Oberflächeninspektion von metallisiertem Papier

  • Bild: Ametek Surface DivisionBild: Ametek Surface Division

Verpackungen aus metallisiertem Papier vermitteln einen hochwertigen Eindruck, was auch das darin enthaltene Produkt aufwertet. Jeder noch so kleine Fehler in einer der vielen Schichten zerstört dieses Erscheinungsbild allerdings sofort. Ein kontinuierliches, automatisiertes Oberflächeninspektionssystem hilft dabei, dies zu verhindern.

Die Nachhaltigkeit des Papiers, kombiniert mit dem hochwertigen Erscheinungsbild einer metallischen Oberfläche, macht metallisiertes Papier zu einem gefragten Produkt für verschiedene Verpackungen. So verwendet die Verpackungsindustrie den Verbundwerkstoff in vielen Anwendungen, einschließlich Etiketten, Innenlagen und Geschenkverpackungen.
Um metallisiertes Papier herzustellen, werden mehrere Beschichtungen auf die Papieroberfläche aufgetragen, gefolgt von einer Metallschicht. Eine dünne Schutzschicht sorgt dann für eine hohe Oberflächenqualität und erhält das Erscheinungsbild des Papiers. Jegliche Fehler in der Oberfläche in jeder Prozessstufe – vom Basismaterial bis zu den verschiedenen Beschichtungslagen – können sich nachteilig auf das optische Erscheinungsbild der endgültigen metallisierten Oberfläche auswirken. Sie können auch die Weiterverarbeitung des Endprodukts beinträchtigen, wenn das Papier beispielsweise bedruckt werden soll.
Wenn das fertige Produkt durch unentdeckte Oberflächenfehler unbrauchbar ist, sind zudem Verarbeitungszeit und Ressourcen verschwendet. Daher ist es wichtig, solche Defekte frühzeitig zu erkennen, die Fehlerursachen zu beheben und damit weiteren Ausschuss zu vermeiden.

Manuelle Inspektion zu langsam und zu spät

Eine manuelle Inspektion des Produktionsprozesses ist erstens kostspielig und lässt sich zweitens nicht kontinuierlich durchführen. Denn je nach Prozessphase kann das Material unter Umständen erst einige Stunden nach der Produktion visuell inspiziert werden. Schwerwiegende Fehler und ihre Ursachen würden also erst zu spät erkannt werden, wodurch in der Zwischenzeit viele Rollen fehlerhaftes metallisiertes Papier produziert werden.
Für eine effektive Qualitätskontrolle in jeder Phase der Produktion kommt daher ein kontinuierliches, automatisiertes Oberflächeninspektionssystem zum Einsatz.

Dieses scannt das Material auf Defekte wie Kratzer, Verunreinigungen oder Beschichtungsmängel. Eine kontinuierliche Inspektionslösung schützt den Hersteller zudem vor Regressforderungen und senkt die Gesamtkosten des Produktionsprozesses.

Vorteile der Verwendung eines Oberflächeninspektionssystems

Das beschichtete, aber noch nicht metallisierte Papier wird zwar vor der eigentlichen Metallisierung manuell inspiziert. Dennoch können Fehler vorhanden sein, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Einige Defekte sind möglicherweise nicht einmal für eine hochauflösende Kamera sichtbar. Sogenannte Klingenkratzer zum Beispiel, wirken sich trotz weniger Mikrometer Stärke auf die optische Qualität eines metallisierten oder bedruckten Papiers aus, indem sie bei stark reflektierenden metallisierten Oberflächen als deutlich sichtbare Spuren hervortreten. Auch kleinste topographische Fehler der Basisschicht werden am Ende der Prozesskette durch die reflektierende Oberfläche verstärkt.
Daher ist es entscheidend, hochauflösende Kameras ans Ende jedes Teilprozesses im richtigen Winkel zu installieren, um diese Defekte aufzuspüren. Die Bediener können dann entscheiden, ob sie das Material zur weiteren Verarbeitung freigeben, oder ob sie frühzeitig erkannte Fehler durch einen Eingriff in den laufenden Beschichtungsprozess überdecken möchten.
Darüber hinaus können die Beschichtungs- und Metallisierungsprozesse selbst Defekte verursachen, die nur mit hochauflösenden Zeilenkameras zu erkennen sind. Diese Kameras ermöglichen es, jegliche Verunreinigungen, Spritzer, Schlieren oder Beschichtungsfehler der endgültigen Schutzschicht zu erkennen und in Echtzeit zu melden.

Oberflächeninspektion mittels Zeilenkamera

Die modulare Lösung von Ametek Surface Vision, die auf der Smartview-Plattform basiert, ist ein gutes Beispiel für ein automatisiertes Inspektionssystem für den Papiermetallisierungsprozess. Dieses ermöglicht eine zuverlässige Inspektion in Echtzeit.
Das Inspektionssystem besteht aus einer oder mehreren LED-Beleuchtungen, Zeilenkameras und einer leistungsfähigen Hard- und Software für die Bildverarbeitung und Datenerfassung. Diese Kombination ermöglicht ein zuverlässiges Erkennen und Klassifizieren von Defekten in Echtzeit. Das zu inspizierende Material kann im Verlauf der Metallisierungsprozesse sehr unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen. Deshalb ist das Inspektionssystems so konzipiert, dass es relevante Fehler jederzeit zuverlässig erkennt.  Dabei inspiziert die Synchronized-View-Technologie von Ametek Surface Vision die Oberfläche aus verschiedenen Winkeln im Hell- und Dunkelfeld, sodass auch schwer erkennbare Defekte sicher detektiert werden. In Kombination mit der Smartlearn-Klassifizierung führt dies zu einer sehr hohen Erkennungsrate in Echtzeit.

Software unterstützt Einlernen der Parameter

Die Aufgabe des Systemadministrators, das Erstellen und Pflegen der entsprechenden Detektionsparameter, wird durch Software unterstützt: Adaptive Schwellwertverfahren, automatische Beleuchtungsregelung und eine automatische Kantenerkennung sind nur einige der zahlreichen zur Verfügung stehenden Werkzeuge.
Die vom Inspektionssystem erfassten Daten fließen in eine offene SQL-Datenbank, auf die der Anwender zugreifen kann, um sie in Prozesssteuerungs- und Qualitätskontrollmanagementsystemen zu verwenden.
Um die effektivste Inspektionslösung für metallisiertes Papier zu erreichen, ist viel Fachkenntnis in Bezug auf die Software und die optischen Einstellungen erforderlich. Daher ist es äußerst wichtig, ­einen erfahrenen Integrator von Oberflächeninspektion einzusetzen. ­Ametek Surface Vision bietet all das aus einer Hand.

Fazit

Für eine kontinuierliche Qualitätskontrolle bei der Herstellung von metallisiertem Papier ist ein automatisiertes Oberflächeninspektionssystem unerlässlich. Es stellt sicher, dass die gewünschte Oberflächengüte in jedem Schritt erreicht wird, indem es vorhandene Defekte sofort erkennt und klassifiziert. Dies schützt den Hersteller vor Reklamationen und verhindert auch, dass minderwertiges Papier weiterverarbeitet wird. Das Ergebnis ist ein Produkt, das die Anforderungen und Spezifikationen des Kunden erfüllt und gleichzeitig weniger Ausschuss, mehr Produktivität und geringere Betriebskosten ermöglicht.

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