Eins haben alle Holzbürsten von Lessmann gemeinsam: Die Holzkörper werden ausschließlich aus unbehandelter Rotbuche gefertigt. Je nach Modell sind sie zudem mit zwei Aufhängelöchern am Griffende versehen. Die Produktion erfolgt vollautomatisch und höchst rationell. Um dabei den eigenen Anspruch an die hervorragende Qualität der Handbürstenhölzer zu sichern, setzt Lessmann bereits seit vielen Jahren auf klassische Bildverarbeitung. Um auch kaum wahrnehmbare Toleranzabweichungen besonders zuverlässig zu erkennen, kommt ein Bildverarbeitungssystem des bayerischen Systemhauses Simon IBV, mithilfe von robusten IDS Industriekameras und der Bildverarbeitungssoftware Simavis H zum Einsatz.
Unbehandelte Rotbuche: Herausforderung für die Qualitätssicherung
Die mit einer Produktionsleistung von 1.500 Stück pro Stunde vollautomatisch gefrästen Bürstenhölzer werden durch eine getaktete umlaufende Kette mit köcherförmigen Aufnahmen aus der Fräsmaschine entnommen und auf ein Längsförderband abgeschoben. Auf dem Förderband ist ein Mehrkamerasystem installiert, das die zwei- bis sechsreihigen Handbürstenhölzer auf Fehler wie Risse, Absplitterungen und Größe überprüft. Dies stellt eine große Herausforderung an die Qualitätssicherung dar, da unbehandelte Rotbuche starke Abweichungen in Farbe und Maserung aufweisen kann, wodurch Risse und dunkle Färbungen schwer voneinander zu unterscheiden sind. Doch die Wahl der Holzart hat gute Gründe: Zum einen empfiehlt sich Rotbuche für die Fertigung von Handbürsten durch seine hervorragenden Eigenschaften, wie einen speziellen Härtegrad. Zum anderen spielt Nachhaltigkeit eine große Rolle. Lessmann kann das Bürstenholz aus der Umgebung beziehen und damit sowohl die regionale Forstwirtschaft unterstützen als auch Transportwege vermeiden.
Industriekameras prüfen Abweichungen umfassend
Während die Hölzer die Produktion auf einem Band durchlaufen, werden insgesamt vier IDS Kameras durch einen sogenannten Inkrementalgeber getriggert. Dieser Sensor reagiert auf die Bandposition, sodass jede Lageänderung des Bürstenkörpers durch die Bandbewegung erfasst wird. Die Bilderfassung ist besonders effizient, da die erste Kamera erst bei Erkennen des Gegenstandes die weiteren drei Kameras zur Lageprüfung aktiviert. Die von den Industriekameras erfassten Bilder werden in Echtzeit vorverarbeitet und zusammengesetzt. So können während der Zeit der Auswertung bereits der Bildeinzug sowie die Vorverarbeitung der nächsten Bürste erfolgen. Die Einzelbilder derselben Situation der vier versetzten Kameras werden mithilfe der Software zugeschnitten, skaliert und zu einem Gesamtbild zusammengeführt. Dabei werden die Bürstenkörper je Kamera mit verschieden gewichteten Kriterien bewertet. Die Gewichtung erfolgt über die Prüfreihenfolge der Auswertkriterien. In einem ersten Schritt werden grobe geometrische Faktoren, wie Länge, Breite, Höhe, Symmetrie und Formabweichungen ausgewertet. Durch den Einsatz der industriellen Bildverarbeitung werden so die Bohrungen im Bürstenkörper auf Position und Überdeckung kontrolliert, gefolgt von der schrittweisen Oberflächenprüfung.
„Zunächst werden dunkle Stellen segmentiert und nach Sollwertvorgaben bewertet“, erklärt Matthias Eimer, Systemintegrator bei Simon IBV. „Danach werden abweichende Verfärbungen gesucht, vereinzelt und nach Sollwertvorgaben bewertet.“ Selbst die Toleranzen für raue Stellen sind in den Sollwerten einstellbar und werden anschließend bewertet. Erst im letzten Schritt der Einzelbildauswertung suchen die Kameras nach Rissen. Aus den einzelnen Auswertungen der Ansichten wird schließlich das Gesamtergebnis gebildet und zusammengeführt. Insgesamt prüft das System 32 Sollwerte, davon allein 27 auf die Einhaltung genau definierter Toleranz-Angaben.
Vollautomatisierung entlastet Personal und steigert Produktion
„Durch die Kontrolle ist eine automatische Weiterverarbeitung möglich. Mit der jetzigen Bildverarbeitung können Holzfehler jetzt zuverlässiger erkannt werden. Der Anteil fehlerhafter Holzkörper die als gut klassifiziert werden, ist von rund zwei Prozent auf unter ein Prozent gesunken“, erklärt Geschäftsführer Jürgen Lessmann. Das anschließende Besetzen der Bürstenkörper mit Draht erfolgt bereits vollautomatisch. Durch die verbesserte Kontrolle der Holzkörper kann die bisher notwendige manuelle Qualitätskontrolle der fertigen Handbürste entfallen. Vor dem Verpacken, das von einem Roboter ausgeführt wird, ist lediglich eine kurze Sichtkontrolle nötig. Dadurch wird das Maschinenpersonal entlastet und die Produktivität steigt. Kommt dann noch künstliche Intelligenz ins Spiel, kann das Prüfergebnis herausfordernder Materialien weiter verbessert und individualisiert werden.