Argusaugen für makellose Papierflut

Die weltweit schnellste Maschine produziert bei 100 Kilometern pro Stunde eine Papierbahn von rund zehn Metern Breite – nach weniger als zwanzig Sekunden wäre die Fläche eines Fußballplatzes bedeckt. Unmöglich, eine solche Papierflut per Augenschein auf Fehler zu untersuchen, und tatsächlich wird die Geschwindigkeit der traditionellen Qualitätskontrolle mit geschultem Personal oft zum Nadelöhr der gesamten Produktion. Erheblich flotter erledigen dies automatisierte Bildauswertungssysteme, die den Produktionsprozess zudem rückwirkend und unmittelbar beeinflussen können. Ein solches System ist SPOT des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Immerhin zweieinhalb Meter Papier kontrolliert es pro Sekunde bei einer Bahnbreite von einem Meter je eingesetzter Kamera. Dabei erkennt es Glanzstellen, Kratzer, Punkt- und Schlagfehler im Papier, die kleiner als ein Millimeter sind. Ein weiterer Vorteil: SPOT verwendet Standard-PCs und lässt sich je nach Anforderung modular erweitern.

»Die verwendeten Hardwarekomponenten sind nur ein Aspekt des Systems«, weiß der Informatiker Markus Rauhut. »Die erreichbare Geschwindigkeit und Genauigkeit der Kontrolle hängen vor allem von den Algorithmen der Bildverarbeitung ab.« Zunächst müssen sie die Ränder des Papiers identifizieren, um sie nicht für Fehler zu halten. Wichtig ist dann, dass wesentliche Bildinhalte erkannt und von unwesentlichen getrennt werden, denn Papierflut erzeugt Datenflut. Verschiedene elektronische Filter extrahieren typische Fehler, die als »regions of interest« in einem neuen Bild dargestellt werden. Was ein Fehler ist und wie groß er sein darf, wird zuvor definiert. Das datenreduzierte Bild lässt sich sofort betrachten oder wird für ein Fehlerprotokoll statistisch ausgewertet. Einzelne Papierbögen können schließlich je nach Güte automatisch ausgesondert und abgelegt werden.

Was mit gleichmäßig gefärbtem Papier gut funktioniert, bereitet bei gemusterten Oberflächen wie Holz oder Textilien ungleich höheren Rechenaufwand. »Sollen Fehler in Mustern bei hohen Geschwindigkeiten optisch analysiert werden, ist es unabdingbar, die bestehenden und an sich optimalen Algorithmen weiter zu vereinfachen«, nennt Rauhut die Herausforderungen. »Unsere Systeme TASQ und FOQUS eignen sich zur Qualitätskontrolle in diesen Branchen – sie müssen jedoch eingelernt werden. Alle drei übertreffen in Geschwindigkeit und Genauigkeit das menschliche Auge allemal.«