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Schlußbericht für den Zeitraum 01.10.02 – 31.12.04 Intravis GmbH, Aachen Förderkennzeichen: 0330428 Fördervorhaben „Einsparung von Kunststoffeinsatzmengen bei der Kunststoffflaschenpro- duktion durch einen Qualitätsregelkreis“ im Programm „Integrierter Umweltschutz in der Ver- packungsindustrie“ des BMBF Teilprojekt: Bildverarbeitungssystem Laufzeit des Vorhabens: 01.10.2002 – 31.12.04 Berichtszeitraum: 01.10.04 – 31.12.04 I Kurzdarstellung 1. Aufgabenstellung In Deutschland und weltweit werden große Mengen an Kunststoff eingesetzt um Behältnisse im Extru- sions- und Streckblasverfahren herzustellen, in die Getränke, Körper-, Textil- und Haushaltspflege- mittel, Lebensmittel, Öl und anderes abgefüllt werden. Alleine die Werke der Alpla GmbH & Co. KG verarbeiten ca. 75.000 Tonnen Kunststoff pro Jahr zu solchen Behältnissen. Wenn es gelingen würde, die Kunststoffeinsatzmengen pro Behältnis – unter Beibehaltung der sonstigen Eigenschaften der Flasche – zu senken, könnten erhebliche Einsparungseffekte erzielt werden. Eine Effizienzsteigerung von nur 3% würde zu einer jährlichen Einsparung von 2.250 Tonnen alleine bei der Alpla führen. Die Idee war nun, diese Einsparung dadurch zu erzielen, dass ein geschlossener Regelkreis zwischen den Einstellungen der Blasmaschine und der Qualität der produzierten Flaschen herzustellen. Zur Qualitätsermittung bei den Flaschen sollte ein Bildverarbeitungssystem herangezogen werden, dass die wichtigsten qualitätsbestimmenden Eigenschaften der Flasche optisch ermittelt. Die Reduzierung der Kunststoffeinsatzmenge hat direkte und indirekte Auswirkungen auf die Umwelt: 1. Einsparung der Rohmaterialien (Ölbasiert!) 2. Einsparung der Herstellenergie 3. Einsparung von Aufwendungen zur Lieferung des Materials 4. Einsparungen zum eventuellen Rücktransport von nicht mängelfreier Ware. Die Aufgabe der Intravis GmbH war dabei die Herstellung des Bildverarbeitungssystems zur Erfas- sung der Qualitätsparameter und zur Kommunikation an den Regelungsrechner. 2. Voraussetzungen Die Alpla-Werke Lehner GmbH Co. KG sind ein weltweit operierendes Unternehmen der Kunststoff- Blasindustrie. In Deutschland betreiben die ALPLA-Werke zwölf Produktionsstätten. Die Zentrale be- findet sich in Markdorf am Bodensee. Der dortige Produktionsbetrieb arbeitet völlig selbständig. Her- gestellt werden Flaschen und Kanister mit einem Volumen von 50 ml bis zu 10 l, die Verwendung fin- den bei der Abfüllung von Lebensmitteln, Getränken, Speiseöl, Kosmetik, Haushaltchemiekalien und Öl und Schmierstoffen. Dabei kommen die folgenden Basismaterialen zum Einsatz: Polypropylen PP, Polyvinylchlorid PVC, Polyäthylen HDPE / LDPE, Polyäthylenterephtalat PETP. INTRAVIS ist Hersteller von Bildverarbeitungssystemen mit langer Erfahrung im Kunststoffsektor. Geräte der Intravis sind weltweit im Einsatz und zeichnen sich durch ihre Geschwindigkeit sowie durch die ausgefeilten Algorithmen als Spitzengeräte aus. Beide Kooperationspartner brachten daher ihr spezielles Know-how in dieses Kooperationsprojekt ein. 3. Planung und Ablauf des Vorhabens Die Aufgaben wurden vorab zwischen beiden Partner aufgeteilt und in Arbeitspakete aufgebrochen. In regelmäßigen Abständen fanden Treffen zwischen den Projektleitern beider Partner zum Abgleich der bislang erzielten Ergebnisse statt. Daneben gab es eine lebhafte Kommunikation zwischen den Ent- wicklern und Testern. Nach Implementierung der Prototypen gab es mehrere Treffen auf Entwickler- basis um die Arbeiten zu koordinieren. Notwendige Änderungen im Projektplan wurden zwischen den Partnern und mit BEO abgestimmt. Die größte Änderung im Projekt stellte die Implementierung des Bildverarbeitungssytems in die Blasmaschine statt eines Stand-Alonesystems dar. Hierdurch konnten Vorteile bei der Positionierung der Flaschen sowie bei der Zuordnung der Objekte erzielt werden ohne die Allgemeingültigkeit der Entwicklung zu gefährden.

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Schlußbericht für den Zeitraum 01.10.02 – 31.12.04 Intravis GmbH, Aachen Förderkennzeichen: 0330428 Fördervorhaben „Einsparung von Kunststoffeinsatzmengen bei der Kunststoffflaschenpro-duktion durch einen Qualitätsregelkreis“ im Programm „Integrierter Umweltschutz in der Ver-packungsindustrie“ des BMBF Teilprojekt: Bildverarbeitungssystem Laufzeit des Vorhabens: 01.10.2002 – 31.12.04 Berichtszeitraum: 01.10.04 – 31.12.04

I Kurzdarstellung 1. Aufgabenstellung In Deutschland und weltweit werden große Mengen an Kunststoff eingesetzt um Behältnisse im Extru-sions- und Streckblasverfahren herzustellen, in die Getränke, Körper-, Textil- und Haushaltspflege-mittel, Lebensmittel, Öl und anderes abgefüllt werden. Alleine die Werke der Alpla GmbH & Co. KG verarbeiten ca. 75.000 Tonnen Kunststoff pro Jahr zu solchen Behältnissen. Wenn es gelingen würde, die Kunststoffeinsatzmengen pro Behältnis – unter Beibehaltung der sonstigen Eigenschaften der Flasche – zu senken, könnten erhebliche Einsparungseffekte erzielt werden. Eine Effizienzsteigerung von nur 3% würde zu einer jährlichen Einsparung von 2.250 Tonnen alleine bei der Alpla führen. Die Idee war nun, diese Einsparung dadurch zu erzielen, dass ein geschlossener Regelkreis zwischen den Einstellungen der Blasmaschine und der Qualität der produzierten Flaschen herzustellen. Zur Qualitätsermittung bei den Flaschen sollte ein Bildverarbeitungssystem herangezogen werden, dass die wichtigsten qualitätsbestimmenden Eigenschaften der Flasche optisch ermittelt. Die Reduzierung der Kunststoffeinsatzmenge hat direkte und indirekte Auswirkungen auf die Umwelt: 1. Einsparung der Rohmaterialien (Ölbasiert!) 2. Einsparung der Herstellenergie 3. Einsparung von Aufwendungen zur Lieferung des Materials 4. Einsparungen zum eventuellen Rücktransport von nicht mängelfreier Ware. Die Aufgabe der Intravis GmbH war dabei die Herstellung des Bildverarbeitungssystems zur Erfas-sung der Qualitätsparameter und zur Kommunikation an den Regelungsrechner. 2. Voraussetzungen Die Alpla-Werke Lehner GmbH Co. KG sind ein weltweit operierendes Unternehmen der Kunststoff-Blasindustrie. In Deutschland betreiben die ALPLA-Werke zwölf Produktionsstätten. Die Zentrale be-findet sich in Markdorf am Bodensee. Der dortige Produktionsbetrieb arbeitet völlig selbständig. Her-gestellt werden Flaschen und Kanister mit einem Volumen von 50 ml bis zu 10 l, die Verwendung fin-den bei der Abfüllung von Lebensmitteln, Getränken, Speiseöl, Kosmetik, Haushaltchemiekalien und Öl und Schmierstoffen. Dabei kommen die folgenden Basismaterialen zum Einsatz: Polypropylen PP, Polyvinylchlorid PVC, Polyäthylen HDPE / LDPE, Polyäthylenterephtalat PETP. INTRAVIS ist Hersteller von Bildverarbeitungssystemen mit langer Erfahrung im Kunststoffsektor. Geräte der Intravis sind weltweit im Einsatz und zeichnen sich durch ihre Geschwindigkeit sowie durch die ausgefeilten Algorithmen als Spitzengeräte aus. Beide Kooperationspartner brachten daher ihr spezielles Know-how in dieses Kooperationsprojekt ein. 3. Planung und Ablauf des Vorhabens Die Aufgaben wurden vorab zwischen beiden Partner aufgeteilt und in Arbeitspakete aufgebrochen. In regelmäßigen Abständen fanden Treffen zwischen den Projektleitern beider Partner zum Abgleich der bislang erzielten Ergebnisse statt. Daneben gab es eine lebhafte Kommunikation zwischen den Ent-wicklern und Testern. Nach Implementierung der Prototypen gab es mehrere Treffen auf Entwickler-basis um die Arbeiten zu koordinieren. Notwendige Änderungen im Projektplan wurden zwischen den Partnern und mit BEO abgestimmt. Die größte Änderung im Projekt stellte die Implementierung des Bildverarbeitungssytems in die Blasmaschine statt eines Stand-Alonesystems dar. Hierdurch konnten Vorteile bei der Positionierung der Flaschen sowie bei der Zuordnung der Objekte erzielt werden ohne die Allgemeingültigkeit der Entwicklung zu gefährden.

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4. Wissenschaftlicher und technischer Stand bei Projektbeginn Recherchen sowohl in der allgemein zugänglichen Literatur, im Internet als auch in Datenbanken er-gaben, daß ein vergleichbarer Ansatz zur Einsparung von Kunststoff-Einsatzmengen im Bereich Blasformen noch nicht versucht wurde. Wohl gab es (positive) Ergebnisse aus dem Bereich Spritzgie-ßen, die Einsparungspotentiale im Bereich > 3% nahe legten. Die verwendete Literatur ist im Anhang <Literaturverzeichnis zum Entwicklungsprojekt „Regelung einer Blasmaschine“> zusammengefasst. Patent-Datenbankrecherchen wurden Deutschen Patent- und Markenamt (www.depatisnet.de), beim Canadian Intellectual Property Office (http://patents1.ic.gc.ca/intro-e.html), bei der World Intellectual Property Organization (http://www.wipo.int/portal/index.html.en) und beim Online European Patent Register (http://register.epoline.org/espacenet/ep/en/srch-reg.htm) durchgeführt. Die Abfragestichworte lauteten in den englischsprachigen Datenbanken unter anderem „moulding“ oder „molding“ und „optim“ bei den deutschsprachigen unter anderem „Blasformen“, „Kunststoff“, „optim“, „Flaschen“, „Bildverarbeitung“; jeweils in unterschiedlichen Verknüpfungen. Es ergaben sich einige Treffer; diese Patente wurden besorgt und gesichtet. Sie hatten aber allesamt mit dem in diesem Projekt gemachten Ansatz nichts zu tun. Bei der Internetrecherche wurden wir auf die Firma otb Engineering aufmerksam (http://www.otb.nl/Media/SmartControlLeaflet.pdf) die Optimierungssysteme für Spritzgussmaschinen herstellt, insbesondere für die CD-Industrie. Wenngleich diese Systeme nicht auf Blasmaschinen übertragbar sind, so zeigt sich hieran doch, dass ein solches Konzept für Kunststoffmaschinen trag-fähig ist.

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Es wurden auch Recherchen zum Stand von Bildverarbeitungssystemen speziell zur Prüfung von Kunststoffflaschen gemacht. Dabei zeigte sich, dass es zwar sehr viel Literatur zum Thema Bildverar-beitung und Bildverarbeitungssysteme gibt, jedoch nicht speziell zum Thema „maschinell optische Inspektion von Flaschen“. Es konnte verifiziert werden, dass es weltweit 3 Firmen gibt, die sich in be-sonderem Maße dem Thema „Kunststoffflaschen-Inspektion“ widmen: Die Firmen AGR und Pressco, beide USA, und die Intravis GmbH. Beide Firmen spezialisieren sich jedoch insbesondere auf den Bereich PET-Flaschen, also streckgeblasene Kunststoffhohlkörper, während im aktuellen Förderpro-jekt extrusionsgeblasene Kunststoffhohlkörper behandelt werden. Interessanterweise wurde im letzten Monat von der Fa. AGR berichtet, daß sie einen Qualitätsregel-kreis für Streckblasmaschinen entwickelt habe, der als Input die Wandstärke(-verteilung) und als ge-regelte Größe die Beheizung des Preforms verwendet. Wenngleich dieser Ansatz auf eine andere Herstellungstechnologie abzielt, so zeigt sich auch hier wieder, dass die in diesem Förderprojekt be-handelte technische Entwicklung „in der Luft liegt“, d. h. jetzt auf Grund der verfügbaren Technologien für eine Reihe von Prozessen verwirklicht werden kann. 5. Zusammenarbeit mit anderen Stellen In diesem Projekt haben wir vorrangig – neben dem Kooperationspartner – mit dem Blasmaschinen-hersteller soplar s. a. und dem vom Kooperationspartner engagierten Mathematiker zusammengear-beitet. Dritte Entwicklungspartner hat die Intravis GmbH nicht beauftragt.

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II Detaillierter Schlußbericht 1. Ergebnis Das Ergebnis des Entwicklungsprojektes entsprach den Planungen: Es wurde zusammen mit dem Kooperationspartner ein System entwickelt, das über verschiedene Regelgrößen auf die Qualität der geblasenen Flasche Einfluss nimmt und dabei durch die Ergebnisse eines Bildverarbeitungssystems gesteuert wird. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Regelkreis, der es erlaubt die Einsatzmenge des pro Flasche benötigen Kunststoffes zu reduzieren. Dies resultiert in einer geringeren Wandstärke der produzierten Flaschen, was sich jedoch nicht negativ auf die Stabilität der Flaschen auswirkt, weil die Reduzierungen praktisch nur in den „dicken Bereichen“ vorgenommen werden.

Es wurde von Intravis zunächst eine Markt und Patentrecherche durchgeführt. Abgefragt wurden die deutsche (www.depatisnet.de), die europäische (http://register.epoline.org/espacenet/ep/en/srch-reg.htm), die kanadische (http://patents1.ic.gc.ca/intro-e.html), und die weltweite Patentdatenbank (http://www.wipo.int/portal/index.html.en). Es konnten dabei keine relevanten Treffer erzielt werden. Bei den allgemeinen Recherchen zeigte sich, dass es zwar sehr viel Literatur zum Thema Bildverar-beitung und Bildverarbeitungssysteme gibt, jedoch nicht speziell zum Thema „maschinell optische Inspektion von Flaschen“. Es konnte verifiziert werden, dass es weltweit 3 Firmen gibt, die sich in be-sonderem Maße dem Thema „Kunststoffflaschen-Inspektion“ widmen: Die Firmen AGR und Pressco, beide USA, und die Intravis GmbH. Beide Firmen spezialisieren sich jedoch insbesondere auf den Bereich PET-Flaschen, also streckgeblasene Kunststoffhohlkörper, während im aktuellen Förderpro-jekt extrusionsgeblasene Kunststoffhohlkörper behandelt werden.

In einem gemeinsamen Pflichtenheft mit dem Partner Intravis GmbH wurde dann das zu erstellende System genau beschrieben und Schnittstellen festgelegt. Dieser Schritt war besonders nützlich, um die Anforderungen und Erwartungen an das System auf beiden Seiten abzugleichen. Zudem lernten sich die beteiligten Mitarbeiter beider Entwicklungspartner kennen.

An Hand von Flaschen-Mustern mit Fehlern, die durch den Kooperationspartner sukzessive zur Ver-fügung gestellt wurden, wurde eine große Datenbank mit klassifizierten Musterbildern aufgebaut. Da-bei wurden auch gleichzeitig Beleuchtungsexperimente durchgeführt um eine optimale Ausleuchtung zur Fehlererkennung zu gewährleisten. Es zeigte sich allerdings später, dass ein wesentlicher limitie-render Faktor bei der Auswahl der Beleuchtung die räumlichen Vorgaben waren, so daß ein Kompro-miss gefunden werden mußte.

Die Hauptaufgabe war dann die Entwicklung von Algorithmen zur Erkennung von sichtbaren Fla-schenfehlern bzw. -eigenschaften. Dabei wurde zunächst auf der Grundlage der Aufnahmen in der Datenbank gearbeitet, später mit Bildern, die von den Prototypsystemen stammten. Es wurden dabei Algorithmen entwickelt, die die folgenden Fehlertypen bzw. Eigenschaften erkennen / vermessen kön-nen:

Sichtbare Flaschenfehler Algorithmus

Hals-Innendurchmesser Vermessung über Ellipsenfit

Hals-Ovalität Vermessung über Ellipsenfit

Gewindedurchmesser Messmöglichkeit – praktisch: Vergleich mit Vorgabe

Länge Messmöglichkeit – praktisch: Vergleich mit Vorgabe

Breite Messmöglichkeit – praktisch: Vergleich mit Vorgabe

Höhe Messmöglichkeit – praktisch: Vergleich mit Vorgabe

Schnappwulst Messmöglichkeit – praktisch: Vergleich mit Vorgabe

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Spannungsriß Erkennung

Materialverteilung Nur erkennbar, wenn durch lokale Grauwertveränderungen sichtbar

Schweißnaht, Quetschkante Algorithmus entwickelt, kommt aber im aktuellen System nicht zum Einsatz wegen zu aufwendigem Handling

Löcher Werden erkannt. In selten Fällen - wenn nicht kontrastreich genug – keine Erkennung.

Farbschwankungen Lokale Farbschwankungen (Farbschlieren) werden algorith-misch erkannt. Globale Farbschwankungen können über die entwickelte spektroskopische Farbmessung erkannt werden.

Oberflächenqualität Oberflächenfehler wie Orangenhaut, Eisenlinien etc. werden erkannt.

Bei der Prototypenentwicklung wurde zunächst ein Stand-Alone System ins Auge gefaßt. Dieses System sollte ein allein stehendes, autarkes System sein, das überall in eine Transportlinie für Fla-schen gestellt werden könnte. Es zeigte sich aber bereits bei den Vorüberlegungen, daß dazu ein erheblicher Aufwand an Handlingssystemen erforderlich würde. Dieser Aufwand hätte sich bei jedem verkauften System preislich niederschlagen müssen, was die Marktchancen reduziert hätte. Es wurde daher entschieden, dass das Bildverarbeitungssystem direkt in die Blasmaschine integriert werden sollte. Dabei werden dann die meisten Teile des Handlings eingespart. Die Flaschen sind jedoch per-fekt ausgerichtet, weil sie direkt nach der Entnahme aus der Blasform analysiert werden. Glücklicher-weise wurden wir bei den Arbeiten sehr durch den Hersteller der Blasmaschinen der Alpla Werke un-terstützt. So wurden in Zusammenarbeit ein Einbauplatz bestimmt und uns die zugehörigen Störkon-turen digital zur Verfügung gestellt. Es wurden dann zwei Prototypen erstellt: Ein Testsystem im Labor der Intravis, bei dem die Bewegung der Flaschen über eine Lineareinheit simuliert wurde und ein System, dass in Markdorf in Blasmaschine eingebaut wurde. An dem letzten System wurden dann auch die Technikumsversuche in Hard durchgeführt.

Bei Berechnungen und Versuchen zeigte sich, dass eine erhebliche Lichtmenge zur Verfügung ge-stellt werden muß, damit bei der notwendigen Blendenöffnung eine so kurze Belichtungszeit erzielt werden kann, dass keine Bewegungsunschärfe auftritt. Letztendlich wurden hocheffiziente Beleuch-tungskörper mit einer Gesamtleistung von fast 500 Watt eingesetzt, deren Leistung durch Spiegelopti-ken auf die relevanten Bereiche konzentriert werden. Die gleichzeitige Optimierung der Leistung der in den Vorversuchen ermittelten zweckmäßigen Beleuchtungskonstellationen, des Platzbedarfes sowie der Wärmeabfuhr erforderte einige Entwicklungs- und Testzeit.

Um den Platzbedarf in der Maschine zu reduzieren und dabei gleichzeitig ein fast telezentrisches Bild zu erlangen, entschieden wir uns für den Einsatz eines Spiegelsystems durch den der Lichtweg um-gelenkt und damit in einem „unkritischen“ Bereich verlängert werden konnte.

An dem Prototypsystem zeigte sich ein übler Fehler, der lange Sucharbeit nach sich zog: Beim ersten Einschalten des Systems kam es zu streifigen Bildern, wie in Abbildung 5 dargestellt. Das Labor-system zeigte diese Fehler nicht. Es wurden daher Einstrahlstörungen vermutet. Das Rechnersystem mitsamt seiner Komponenten wurde daher auf dem EMV-Meßplatz der Intravis noch einmal verschärft auf Empfindlichkeit gegen Einstrahlstörungen untersucht. Gleichzeitig wurden in Markdorf Entstörele-mente eingebaut. Der Erfolg blieb jedoch aus. Um bessere Testmöglichkeiten zu haben, entschieden wir dann, ein weiteres Prototypsystem – außerhalb des Fördervorhabens auf komplett eigene Kosten – im Alpla Werk Baesweiler in eine dortige Blasmaschine einzubauen. Auch dieses System zeigte den Fehler. Zusammen mit den hardwareorientierten Suchmaßnahmen waren softwareorientierte Analy-sen eingeleitet worden, um einen Programmfehler als Fehlerursache auszuschließen. Ein solcher war theoretisch unwahrscheinlich, da das Laborsystem bei Intravis einwandfrei funktionierte. Den Erfolg brachte schließlich eine genaue Analyse der Unterschiede zwischen Laborsystem und System im Echtbetrieb: Am Laborsystem wurde das Bildverarbeitungsprogramm immer manuell nach dem

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Hochfahren des Betriebssystems gestartet, bei den Praxissystemen wurde das Bildverarbeitungspro-gramm jedoch automatisch über den Startordner gestartet. Bei einer genauen Analyse zeigte sich dann, dass meistens – nicht immer – zu diesem Zeitpunkt noch nicht alle Treiber geladen waren, ins-besondere die für die Framegrabber. Wenn der Framegrabbertreiber jedoch nicht vor dem ersten An-sprechen des Framegrabbers durch das Bildverarbeitungsprogramm geladen war, war es bereits zu spät und es kam in Folge zu den beschriebenen streifigen Bildstörungen. Dieser Fehler hätte theore-tisch nicht auftreten dürfen, denn das Betriebssystem darf eigentlich erst Programme starten, wenn alle „Vorarbeiten“ erledigt sind. Eine Programmänderung mit einer Abfrage, ob alle benötigten Treiber geladen sind, bevor weiter verfahren wird, hat dann schließlich das Problem gelöst.

Ein weiterer schwieriger Fehler trat an dem Prototypsystem in Markdorf auf: Das System „fror“ ab und zu ein. Es wurde zunächst ein Wärmeproblem vermutet, weshalb zunächst versucht wurde, das Problem mit stärkerem Lüftungsdurchsatz zu beheben. Dies führte allerdings nicht zum erhofften Er-folg. Eine Unterschiedsanalyse zu den anderen – problemlos arbeiteten Systemen – brachte schließ-lich die Lösung. Das Mainboard des im „Markdorf-System“ eingesetzten Bildverarbeitungsrechners konnte die hohen Taktfrequenzen des verwendeten Prozessors nicht verarbeiten. Eine erste Lösung durch Reduzierung der Prozessortaktfrequenz zeigte, dass dieser Ansatz richtig war. Später wurde der gesamte Rechner ausgetauscht.

Bei der Implementierung der Kamerahardware des Bildverarbeitungssystems in die Blasmaschine zeigte sich ein Konstruktionsfehler, der trotz sorgfältiger Planung aufgetreten war. Das Problem konnte gelöst werden durch Umkonstruktion der Kamera- und Beleuchtungshardware sowie durch Verlegung einiger kleinerer Elemente der Blasmaschine.

Zur Kommunikation zwischen der Blasmaschine und dem Bildverarbeitungssystem wurde das Proto-koll RPC gewählt, das um einige Befehle benutzerspezifisch erweitert wurde. Zur Erprobung wurde eine offline-Simulationssoftware geschrieben. In der Praxis zeigte sich, dass bei einigen Betriebszu-ständen, die nicht zuvor definiert wurden, Schwierigkeiten auftraten. Ein Reboot des Bildverarbei-tungssystems beispielsweise setzte nicht automatisch die Kommunikation auf der Blasmaschine er-neut auf, so daß kein Datenaustausch mehr möglich war. Diese Fehler wurden in einem gemeinsa-men Debuggingprozeß beseitigt. Dieser Debuggingprozeß war jedoch durch die hohe Prozessoraus-lastung schwierig und konnte erst durch ein „Mithören“ am Bus erfolgreich zu Ende gebracht werden.

Bei der Erprobung des Systems zeigten sich dann einige „programmentwicklungstypische“ Fehler, die sich in Programmabstürzen und Falschauswertungen bemerkbar machten. Alle diese Fehler wurden mal schneller, mal langsamer gefunden und behoben.

In der Zwischenzeit haben beide reale Testsysteme viele Teststunden und ebensoviele Optimierungs-schritte hinter sich. Die aktuelle Softwarerelease liegt bei 145. Nun kann man sagen: Das Bildverar-beitungssystem arbeitet sehr zuverlässig und arbeitet funktionssicher. Zukünftige Fortentwicklungen könnten – neben den allfälligen „kosmetischen“ Operationen – die Vermessung der Wandstärke mit Hilfe von Infrarotlicht zum Inhalt haben.

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Abb. 1: In einer Bilddatenbank wurden hunderte von unterschiedlichen Flaschen in unterschiedlicher Weise aufgenommen.

Abb. 2: Versuchsbilder zur Erkennung von Materialeinschub: Die in einer Hülse (zur Simulation des Flaschenhalses) eingeklebten Papierstreifen (zur Simulation von Materialeinschub) befinden sich auf unterschiedlichen Höhen.

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Abb. 3: Mechanische Interface- und Störkonturdaten

Abb.:4: 3D-Illustration der BV-Mechanik, eingebaut in die Blasmaschine

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Abb. 5: Ansicht des Prototypenaufbaus bei der Intravis GmbH

Abb. 6: Einbau des BV-Systems in die Blasmaschine

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Abb. 7: Flaschen werden durch das Bildverarbeitungssystem in der Blasmaschine analysiert und die

Daten an die Regelung übermittelt.

Abb. 8: Durch einen Fehler wurden die Rohbilder streifig „zerhackt“.

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Seitenansicht, einwandfrei

Seitenansicht, mit Butze

Mündungsansicht

Seitenansicht, einwandfrei

Seitenansicht, mit Material-fehler

Abb. 6: Nach Beseitigung des Softwarefehlers waren die Bilder sehr gut (Einzelbilderansicht).

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2. Nutzen / Verwertungsplan Der Nutzen des Gesamtsystems liegt für Kunststoffverarbeiter in einer geringeren Kunststoffeinsatz-menge (ca. 3% – 4% weniger) bei gleichzeitig nahezu hundertprozentiger Sicherheit für eine hoch-qualitative Produktion.

Das Bildverarbeitungssystem lässt sich einfach einstellen und die Regelung bedarf keines Eingriffs durch den Maschinenbediener. Dadurch kann das System in praktisch allen Produktionsstätten von Kunststoffverarbeiter zum Einsatz kommen, wobei jedoch zur Zeit das Bildverarbeitungssystem nur für eine bestimmte Blasmaschinen der Fa. soplar. s. a.verfügbar ist. Anpassungen an weitere Blasma-schinentypen sind vorgesehen.

Intravis steht vor dem Abschluß eines größeren Abrufauftrages für das entwickelte Bildverarbeitungs-system durch die soplar s. a. Insgesamt ist die Perspektive für den Absatz der in diesem Vorhaben entwickelten Technologie sehr gut.

3. Fortschritte auf dem Gebiet während der Entwicklung In den letzten Monaten wurden Berichte veröffentlicht, die darstellten wie ein Regelkreis in eine Streckblasmaschine integriert wurde um damit die Produktionsqualität von PET-Flaschen zu verbes-sern und gleichzeitig die Wandstärke der Flasche zu reduzieren – also das Einsatzgewicht zu reduzie-ren. Diese Entwicklung wurde allerdings nur für Streckblasmaschinen vorgenommen und als Regel-größe wurde allein die Wandstärkenverteilung der Flasche an einigen diskreten Positionen herange-zogen. Über diese Größe wurde der Ofen zum Aufheizen der Preforms geregelt. Dieses System ist somit nicht vergleichbar mit dem im Rahmen dieser Förderung entwickelten System – es wird zwar ein geschlossener Regelkreis an einer Blasmaschine zur Reduzierung der Kunststoffeinsatzmengen bei gleichzeitiger Qualitätsüberwachung vorgestellt, doch bezieht sich die Entwicklung allein auf eine Streckblasmaschine, die überwiegend PET verarbeitet. Dahingegen wurde im Rahmen dieser Förde-rung ein System entwickelt, das bei Extrusionsblasmaschinen eingesetzt wird, auf denen PP und PE Kunststoffe verarbeitet werden. Zur Zeit wird der überwiegende Teil der Kunststoff-Hohlkörper auf Extrusionsblasmaschinen hergestellt. Streckblasmaschinen gewinnen im gleichen Maß an wirtschaft-licher Bedeutung wie insbesondere Getränke in PET Behältern verpackt werden. Dieser Markt ist aber zur Zeit in Deutschland stagnierend.

Andere Fortschritte auf dem Gebiet der Materialeinsparung durch Regelung der Produktionsmaschine hat es während der Entwicklungszeit nicht gegeben.

4. Veröffentlichungen Es wurden bislang keine Veröffentlichungen getätigt. Eine Vorstellung auf einschlägigen Fachkonferenzen und Kolloquien ist denkbar.

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Anhang zum Schlußbericht:

Literaturverzeichnis zum Entwicklungsprojekt „Regelung einer Blasmaschine“

1) Kunststoffverarbeitung; Otto Schwarz, Friedrich-Wolfhard Ebeling, Brigitte Furth; Vogel-Vlg.; 2002;

ISBN: 3802318935 2) Kunststoff- Kompendium; Adolf Franck; Vogel-Vlg.; Würzbg.; 1996; 4. Aufl.; ISBN: 3802315898 3) Technologie der Kunststoffe. Lern- und Arbeitsbuch für die Aus- und Weiterbildung; Walter

Michaeli, Helmut Greif, Leo Wolters; Hanser Fachbuch 1998; ISBN: 3446193723 4) Einführung in die Kunststoffverarbeitung; Walter Michaeli; Hanser Fachbuch; 1999; ISBN:

3446212612 5) Blow Molding Handbook; Donald V. Rosato, Dominik Rosato; Hanser Fachbuch ; 1989; ISBN:

3446150714 6) Beiträge zur Verbesserung der Prozessführung beim Extrusionsblasformen; Matthias Franke;

Mainz, Günter; ISBN: 3860734806 7) Prozess- und qualitätsorientierte Entwicklungen beim Blasformen; Mainz, Günter; ISBN:

3896531611# 8) Extrusionsblasformen; VDI, Ddf; 1984; ISBN: 3184040461 9) Qualität sichern im Blasformbetrieb; 1988; ISBN: 3182341340 10) Prozess-Simulation des Extrusionsblasformens von Kunststoffhohlkörpern; Peter Gust; Hagen,

Reinold, Dr., Stiftung; ISBN: 3980806405 11) Mess-, Steuer- und Regelungsverfahren für die Wanddicke beim Extrusionsblasformen; Ulf

Langkamp, W Michaeli; Mainz, Günter; ISBN: 3896534262 12) Extrusion Blow Molding; Michael Thielen; Hanser Fachbuchverlag; 2002; ISBN: 3446219498 13) Understanding - Blow Molding; Norman C. Lee; Hanser Fachbuch : 2000; ISBN: 3446210555 14) Messen und Regeln beim Extrudieren; 1982; ISBN: 3184040895 15) Modellbildung zur Steuerung von Extrusionsprozessen; Andreas Schiff; 1981; ISBN: 3446135162 16) Handbuch der Kunststoff-Extrusionstechnik, 2 Bde., Bd.2, Extrusionsanlagen; 1986; ISBN:

3446143297