Bildverarbeitung

Inspektionssystem für die Glasvliesproduktion

Qualitätssicherung für Bahnware

25.05.2022 - Bei der optischen Inspektion von Glasfaservliesen für Medizin- und Bau­produkte liegt der Fokus im Erkennen von Defekten und ungleich verteilten Fasern, was die Haltbarkeit oder Filterwirkung beeinträchtigen könnte. Das Kamera-basierte Prüfsystem verbindet dabei das Erkennen und Visualisieren von Defekten, um deren Ursachen schnell zu identifizieren.

Glasfasern haben sehr nützliche physikalische und chemische Eigenschaften wie Härte, Transparenz sowie Unempfindlichkeit gegen Chemikalien. Hinzu kommen Festigkeit, Flexibilität und eine hohe Steifigkeit, welche aus der Verarbeitung des Glases als Faser resultieren. Glasfaservliese werden deshalb in zahlreichen Verbundwerkstoffen verwendet, wie etwa Leiterplatten und vielen anderen Spezialprodukten. Die Einsatzbereiche reichen von der Infrastruktur über das Bauwesen, Rohr- und Tankherstellung und Transport bis hin zu Konsumgütern, Öl-, Gas- und Chemieindustrie und vielen weiteren industriellen Anwendungen.

Glasfaservliese eignen sich ebenso als Filtermedien, wo Mediendicke, Faserdurchmesser, Faserausrichtung und die Verteilung der Porengröße die wesentlichen Eigenschaften bestimmen. Der Hauptnutzen bei der Inspektion von Glasfaservliesen liegt im Erkennen von Defekten und Formationsschwächen der Fasern, was die Haltbarkeit oder Filterwirkung beeinträchtigen könnte. Darüber hinaus bietet eine lückenlose Inspektion der Glasfaserbahnen ein umfassendes Verständnis des Bahnbildungsprozesses bei laufender Produktion. Auftretende Fehler werden bereits bei der Entstehung erfasst und lokalisiert, was eine gezielte Ursachenanalyse ermöglicht.

Die Vliese werden auf Anlagen mit sehr unterschiedlichen Kapazitäten hergestellt. Dabei ist es wesentlich, den Rohstoff- und Chemikalieneinsatz stetig zu optimieren. Hierbei ist die optimale Verteilung der Glasfaser in einer Wasser-Faser-Suspension wichtig, da die Fasern ausreichend Raum benötigen, um sich im Verlauf des Prozesses optimal im Vlies auszurichten und zu verteilen.

Glasfaservliese mit steigenden Inspektionsanforderungen

Der globale Anstieg bei der Nachfrage nach Gebäuden und Häusern ist ungebrochen und führt zu einem steigenden Bedarf nach Baumaterialien. Die Hersteller reagieren darauf mit der Entwicklung von Produkten, welche immer einfacher und schneller zu verarbeiten sind und gleichzeitig eine geringere Nachbehandlung als etwa Putze oder Anstriche erfordern. Ein wichtiger Teil dieser Entwicklungen basiert auf nassgelegten Vliesstoffen aus Glasfasermaterial. So werden herkömmlich verwendete Materialien, wie etwa Papiere und Pappen als Deck- und Trägerschichten für Gipskarton- und Polyiso-Dachplatten, vermehrt durch beschichtete Glasfaservliese ersetzt.

Glasfaservliese werden zunehmend bei Anwendungen mit erhöhtem ästhetischem Anspruch verwendet, etwa bei Deckenplatten und Tapeten. Die traditionelleren Anwendungen für Glasfaservliese, bei denen die Ästhetik weniger im Vodergrund steht – zum Beispiel als Bewehrung für Vinylböden, Teppiche und bituminöse Bedachungen – erfordern flachere Materialien mit gleichzeitig höherer Zugfestigkeit.

Der Einsatz von Glasfasern als Filtermaterial und Batterieseparatoren erfordert eine homogene Verteilung der Glasfaser im Vlies. Die insgesamt gestiegenen Ansprüche an Glasfaservliese in spezifischen Anwendungen setzen voraus, dass die Produzenten der Glasfaservliese die Eigenschaften ihrer Produkte kontinuierlich verbessern. 
Um die Anforderungen der Endverbraucher zu erfüllen, werden zunehmend homogene Vliese mit optimaler Faserverteilung gefordert. Hier kommt das Inspektionssystem Smartview von Ametek Surface Vision zum Einsatz, das die Vliesqualität lückenlos dokumentiert. 

Zwei Inspektionslösungen für Glasfasern

Für die Inspektion von Glasfasern bietet Ametek Surface Vision die Lösungen Smartview zur Bahninspektion und Smartadvisor zur Bahnüberwachung an. Beide Systeme lassen sich einzeln oder mit der Plattform Smartsync im Verbund einsetzen. Diese Bildverarbeitungslösung verbindet Smartview, also dem Erkennen und Klassifizieren von Defekten, mit der prozessüberwachenden Kameratechnologie von Smartadvisor. Das Bedienpersonal der Produktionsanlage kann damit gezielt und schnell die Ursachen für Unregelmäßigkeiten in der Produktion ermitteln, Defekte schnell erkennen und sofort die erforderlichen Korrekturmaßnahmen zu ergreifen.

Dabei bietet eine integrierte Fehlerkarte einen Überblick über die Prozessqualität. Die erkannten Defekte werden in hochauf­lösenden Videoaufnahmen der entsprechenden Prozesschritte dargestellt. Die verteilte Anordnung von synchronisierten Kameras über den gesamten Produktionsprozess ermöglicht eine lückenlose Nachverfolgung der Defektentwicklung. Darüber hinaus stehen sämtliche Bilddaten und Defektinformationen in einer Datenbank zur Verfügung, wo sie in Verbindung mit einem umfassenden Berichtswesen zur Analyse bereitstehen.

Individuelles Prozessüberwachungssystem

Das Smartview-System bietet eine Auswahl an Kameras und Beleuchtungstypen, die auf das Erkennen von Defekten in der Glasfaservliesproduktion zugeschnitten sind. Hier stehen neben bewährten optischen Komponenten eine Auswahl von Beleuchtungen zur Verfügung, um etwa topografische Defekte wie Falten oder Verunreinigungen, fehlendes Bindemittel oder andere Schäden am Vlies sicher zu detektieren. Gleichzeitig senkt ein patentiertes Reinigungssystem den Wartungsaufwand, während in die mechanische Konstruktion eingebettete Kühlkomponenten es ermöglichen, das System in der Nähe einer Trockenpartie zu installieren.

Bahnüberwachung

Die Bahnüberwachungstechnologie von Smartadvisor ermöglicht das Erfassen und Speichern von Bahnabrissen und entsprechenden Bahndefekten, von der Entstehung bis zur Auswirkung.

Zur Prozessanalyse überwachen hochauflösende Hochgeschwindigkeitskameras die Fertigung lückenlos. Diese Technologie ist bereits seit langer Zeit in der Papier-, Kunststoff-, Vliesstoff- und Metallindustrie im Einsatz. Dabei stellen die Kameras zeitlich synchronisierte Ansichten zur Verfügung, die automatisch die Bahngeschwindigkeit und den Standort der Aufnahme berücksichtigen. Der Verlauf eines Produktes im Produktionsprozess lässt sich damit automatisch und nahtlos nachverfolgen. Smartadvisor ermöglicht darüber hinaus die kontinuierliche Aufzeichnung von Videos bis zu einer Gesamtdauer von 72 Stunden. Die Scan-Back-Funktion unterstützt den Anwender bei der eindeutigen Identifizierung der Störungsursachen.

Fazit

Mit dem zunehmenden Einsatz von Glasfasern in Vliesstoffanwendungen steigt auch der Bedarf an einer präzisen und automatisierten optischen Prüfung. Dabei gewährleistet die Verbindung aus Erkennen und Visualisieren von Defekten dabei, deren Ursachen zu identifizieren. Durch den Einsatz eines automatisierten Inspektionssystems können Hersteller von Glasfaservliesen die Qualität ihrer Produkte sicherstellen, den Ertrag erhöhen und Kundenreklamationen deutlich reduzieren.

Autor
Volker Kölmel, Global Manager Plastic, Nonwovens & Paper

Kontakt

Ametek GmbH

Rudolf-Diesel-Str. 16
40670 Meerbusch
Deutschland

+49 2159 91 36 0
+49 2159 9136 39

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