Case: Medizintechnik

Automatische Qualitätsprüfung

Medizintechnik

      19-10-2017

In den meisten heutigen Produktionsabläufen ist die manuelle Prüfung (die von Bedienern ausgeführt wird) immer noch ein unverzichtbarer Teil des Herstellungsprozesses, auch wenn andere Produktionsschritte in hohem Maße automatisiert sind. Es ist bemerkenswert, was ein Mensch bei der Bewertung der Produktqualität leisten kann. Wie kann die Intelligenz eines kompetenten Bedieners in den automatischen Prüfprozess integriert werden?

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DAS PRODUKT GIBT ES IN ÜBER 1000 VERSCHIEDENEN AUSFÜHRUNGEN

Kundenbedürfnisse und -ziele

Im vorliegenden Fall gehörte zum Produktionsprozess die manuelle Prüfung durch 15 erfahrene und ausgebildete Mitarbeiter. Das Produkt gibt es in über 1000 verschiedenen Ausführungen. Unser Kunde fragte, ob es auch nur im Entferntesten möglich sei, den Inspektionsprozess zu automatisieren.

IMS Herausforderungen und - Lösung

In Bezug auf die Automatisierung des Inspektionsprozesses kann grob zwischen zwei Arten von Prüfungen unterschieden werden: erstens die Prüfung physikalischer und messbarer Eigenschaften wie Länge und Durchmesser und zweitens die Prüfung der Produktqualität, die einen Schritt weiter geht als die messbaren Eigenschaften. Dabei kann es sich beispielsweise um Abweichungen auf der Produktoberfläche wie Kratzer, Schwankungen bei der Rauheit oder die Glanzeigenschaften handeln. Die Prüfung derartiger Eigenschaften der Produktqualität auf automatische Weise wird eine echte Herausforderung. Sie ist sehr schwierig, vor allem wenn es eine große Produktvariation in Bezug auf Form, Material und Farbe gibt.

Beim Wunsch nach einer vollautomatischen Prüfung gibt es eine zweite Herausforderung. Die zu prüfenden Produkte müssen gehandhabt werden, auch nach erfolgter Prüfung. Das bedeutet, dass die automatische Bearbeitung das Produkt niemals beschädigen darf, da es andernfalls nicht mehr erkannt wird. Die Handhabung des Produkts ist folglich ein heikler Aspekt, der bei der Automatisierung von Produktionsabläufen berücksichtigt werden muss.

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KONTROLLE EMPFINDLICHER PRODUKTE DURCH ROBOTER

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DIE GREIFARME VERHINDERN BESCHÄDIGUNGEN 

Zusammenfassung der von uns integrierten Prozessschritte

1. Produkthandhabung

Ein Industrieroboter mit speziellen Greifarmen befördert das empfindliche Produkt während des Produktionsprozesses. Wir entwickelten spezielle Greifarme für diese Produktionslinie, mit deren Hilfe die Prüfung jeder Produktausführung möglich ist. Die Greifarme verhindern Beschädigungen und Abdrücke auf dem Produkt.

2. Bildakquisition

Während des Produktionsprozesses werden drei Arten von Bildern gemacht. Ein Bild von der Oberseite, der Unterseite und mehrere gleichzeitige Bilder des Produktes (360 Grad). Um ein zuverlässiges Ergebnis zu erzielen, ist es wichtig, stabile und reproduzierbare Bilder zu erzeugen. Hardware (die Kameras) und Software (für Bildbearbeitung und maschinelles Lernen) müssen auf korrekte Weise miteinander kommunizieren. Nur dann können wir unseren Kunden garantieren, dass eine zuverlässige Prüfung und Qualitätssicherung stattfindet.

3. Bildverarbeitung

Mehrere Software-Pakete werden bei diesem Schritt verwendet, in dem Bilder von 3 Kameras verarbeitet werden. Wir haben eine spezielle Lösung entwickelt, um die Ergebnisse aller Prüfschritte auf einer Übersichtsseite zu zeigen.  Mithilfe einer Software-Lösung ist es möglich, die Ergebnisse von den Hardware- und Software-Systemen in einer intuitiven grafischen Benutzeroberfläche (graphical user interface) anzuzeigen.

4. Maschinelles Lernen

Nach der Prüfung muss die Maschine die Ergebnisse für eine nachfolgende Inspektion desselben Produkts oder einer anderen Produktvariante verwenden können. Deshalb wird bei unserem System maschinelles Lernen verwendet. Durch die Verwendung von Algorithmen, die nach Abweichungen in den Bildern suchen und diese mit Bildern von Produkten mit normalen Variationen und Produkten mit bekannten Schäden vergleichen, kann das System sich selbst beibringen, immer mehr Defekte zu erkennen.

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BILDVERARBEITUNG UND-BEURTEILUNG

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ÜBERBLICK ÜBER DIE PRODUKTIONSLINIE

Zusammenfassung

IMS entwickelte und baute eine unabhängige Maschine, die in eine vollständig automatisierte und bedienungsfreie Produktionslinie integriert ist, die auch von IMS geliefert und montiert wurde.

Diese Produktionslinie kann über 1500 Produktvarianten handhaben.

Die Automatisierung der Qualitätsprüfung dieses empfindlichen Produkts führte zu folgenden Vorteilen für unseren Kunden:

• Gewährleistung der bestmöglichen Produktqualität
• Gleichbleibend hohes Prüfniveau
• Gleichbleibende und vollautomatische, wiederholbare Arbeitsabläufe

Hans Velten

Business Development

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