Technische Analyse der Doppelinspektion für Softpack-Beschichtungen: Kerntechnologie-Überblick über das ARISE CTS 3.0-Beschichtungsqualitätsüberwachungssystem

Arbeitszeitmodell

[Technische Positionierung: Selbstentwickelte integrierte Inspektionslösung, Aufbau eines differenzierten Qualitätskontrolltechnologiesystems]

Im Bereich der Online-Inspektion von Softverpackungen sind die meisten Anlagen nur mit einem einzigen Inspektionsmodul ausgestattet. ARISE hingegen hat eigenständig das CTS 3.0 Mikrowellen-Radar + Bildfusion Doppelinspektion Ein komplettes Technologiesystem, das den synchronen, kollaborativen Betrieb beider Inspektionsarten ermöglicht. Diese Lösung ist keine einfache Kombination zweier Sensoren, sondern eine vollständig integrierte Hardware-Software-Technologie, die das Ergebnis jahrelanger Forschung und Entwicklung ist.

Inspektion der Softpack-Beschichtung

Dreischichtige, integrierte technische Architektur, die eine umfassende Qualitätskontrolle der Beschichtung ermöglicht.

Schicht 1: Gemeinsame Datenerfassung durch mehrere heterogene Sensoren auf der Wahrnehmungsebene

Mikrowellenradarmodul

Das System nutzt speziell angepasste Mikrowellengeräte mit exklusivem Frequenzband, die Materialien wie PET-Substrate, Druckfarben, Ruß, Keramikbeschichtungen usw. durchdringen können. Durch die Nutzung elektromagnetischer Wellen, die die Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat durchdringen, werden Phasenunterschiede erzeugt, die eine präzise Berechnung der Flächenmasse der Beschichtung ermöglichen. Das System ist unempfindlich gegenüber Störungen durch Filmoberflächenfarben, Druckmuster oder Oberflächenbeschaffenheit und liefert zuverlässig Daten zum tatsächlichen Flächengewicht der Beschichtung.

Mikrowellenradarmodul

Bildverarbeitungsmodul

Es ist mit einer hochauflösenden Industriekamera und einer ringförmigen LED-Beleuchtung mit mehreren Abstrahlwinkeln ausgestattet, um Reflexionen zu minimieren. Ein eigens entwickelter Deep-Learning-Algorithmus zur Fehlererkennung erkennt über zwanzig gängige Beschichtungsfehler wie dünne Beschichtungen, Klebstoffreste, Kratzer, Blasen und mehr.

Beschichtungsfehler

Hilfsinspektionsunterstützungsmodule

  • Zusatzinspektionseinheit für Weichröntgen: Die Strahlendosis des Geräts entspricht den nationalen Sicherheitsstandards und kann zur zusätzlichen Überprüfung des Beschichtungsflächengewichts verwendet werden.
  • Laserpunktmesseinheit: Führt eine hochpräzise Datenerfassung an festen Punkten zur Kalibrierung von Radarmesswerten durch.
  • O+K-Bilderkennungseinheit: Führt eine präzise Klassifizierung und Beurteilung verschiedener Fehlertypen durch.

Schicht 2: Fusionsschicht – Kollaborative Verifizierung von Daten aus verschiedenen Quellen (Eigenentwicklung)

Zwischen Radar- und Bildverarbeitungsgeräten besteht ein systembedingter Unterschied in den Abtastfrequenzen, und die beiden Datensätze lassen sich nicht ohne Weiteres aufeinander abstimmen. Dies stellt eine häufige technische Herausforderung in der Branche dar.

Die zielgerichteten, selbstentwickelten Unterstützungslösungen von ARISE:

  • Zeitsynchronisation – selbstentwickelte Lösung: Eine selbstentwickelte Hardware-Synchron-Triggerkomponente wird verwendet, um eine Abtastgenauigkeit im Millisekunden-/Mikrosekundenbereich zwischen Radar und Bildverarbeitung zu erreichen und sicherzustellen, dass die beiden Datensätze dem gleichen Ort und dem gleichen Zeitraum im Web entsprechen.
  • Räumlich präzise Registrierungslösung: Ein selbst entwickelter automatischer Kalibrierungsalgorithmus für Merkmalspunkte gleicht die Radar-Flächendichteverteilungskarte mit dem Koordinatensystem des Bildes ab, wobei der Registrierungsfehler auf unter 0.1 mm begrenzt wird.
  • Dual-Data-Fusion-Urteilsmodell: Es beinhaltet einen gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsalgorithmus auf Basis der Bayes'schen Inferenz, der radargestützte Gewichtsdaten und visuelle Erscheinungsbilder umfassend analysiert, um die Ursache von Defekten zu ermitteln.

Wenn das Radar beispielsweise ein hohes Flächengewicht der Beschichtung feststellt, während das visuelle Bild eine glatte, fehlerfreie Filmoberfläche zeigt, kann das System helfen zu unterscheiden, ob das Problem auf Schwankungen der Klebstoffviskosität oder auf Abweichungen im Dosierwalzenspalt zurückzuführen ist, und liefert so eine klare Referenz für die Produktionslinie.

Schicht 3: Anwendungsschicht – Intelligente abgestufte Warnung und Prozessoptimierung

Mehrstufiger gemeinsamer Warnmechanismus

  • Anomalie, die von einem einzelnen Gerät erkannt wurde: Gelbe Warnung, die gegebenenfalls eine Überprüfung durch den Bediener erfordert;
  • Anomalie gleichzeitig von Radar und Kamera erkannt: Alarmstufe Rot, Produktionsstopp zur Fehlerbehebung empfohlen;
  • Abweichung zwischen den beiden Datensätzen: Orangefarbene Warnung, manuelle Überprüfung und Bestätigung erforderlich.

KI-gestützte Prozessoptimierungsfunktion

Das System sammelt langfristige Produktionsinspektionsdaten, analysiert Beschichtungsschwankungsmuster mithilfe von Algorithmen und gibt automatisch empfohlene Betriebsparameter-Referenzwerte aus, die auf die Produktionslinie abgestimmt sind, einschließlich Produktionsgeschwindigkeit, Ofentemperatur, Klebstoffviskosität, Walzenspalt usw. Bei langfristiger Nutzung verbessert es kontinuierlich die Beurteilungsgenauigkeit.

Differenzierte Technologieakkumulation der Lösung, wodurch mehrere Markteintrittsbarrieren geschaffen werden.

  1. Akkumulation von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich HF-Hardware: Die Frequenzbandauswahl, die Antennenstruktur und die Signalverarbeitungsschaltungen für das Mikrowellenradar erforderten langjährige Forschungs- und Entwicklungsarbeit im HF-Bereich. Die gesamte Hardware-Suite wurde vom Unternehmen eigenständig entwickelt und kundenspezifisch angepasst.
  2.  Interdisziplinäres Fusionsalgorithmus-Reservat: Der Dual-Inspection-Fusionsalgorithmus integriert verschiedene Disziplinen, darunter Signalverarbeitung, maschinelles Sehen und mathematische Statistik. Der gesamte Forschungs- und Entwicklungszyklus ist relativ lang und erfordert eine kontinuierliche iterative Optimierung.
  3. Massive Erfassung realer Messdaten in der Produktionslinie: Durch jahrelange Installationsprojekte vor Ort in verschiedenen Branchen im ganzen Land wurden riesige Mengen realer Webproduktionsmuster gesammelt, um das Fehlerbeurteilungsmodell kontinuierlich zu trainieren.
  4. Echtzeit-Computing-Engineering-Fähigkeiten für Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien: Für Hochgeschwindigkeits-Beschichtungsanlagen mit Geschwindigkeiten von bis zu 300 m/min wurde eine umfassende Software- und Hardwareoptimierung durchgeführt, die die Anforderungen an die synchrone Echtzeitverarbeitung massiver Bild- und Radardaten erfüllt. Die gesamte integrierte Inspektionslösung wurde durch langfristige Forschung und Entwicklung sowie Projektumsetzung entwickelt und ist daher kurzfristig nicht ohne Weiteres replizierbar.

Roadmap für die Produktiterationsentwicklung

  • CTS 1.0: Grundlegende Funktion zur Messung der Beschichtungsflächendichte implementiert
  • CTS 2.0: Modul zur Speicherung und Rückverfolgbarkeit von Produktionschargendaten hinzugefügt
  • CTS 3.0: Integriertes Mikrowellenradar + synchrone Doppelinspektion mittels Bildverarbeitung, Scannen über die gesamte Breite, MES-Systemschnittstelle, mehrstufige Anomaliewarnung und Unterstützung der koordinierten Steuerung von Bahnführung / Spannung / Farbregistrierung.
  • CTS 4.0: (F&E-Planung): KI-gestützte aktive Prozessoptimierung, vorausschauende Anlagenwartung und digitale Zwillings-Visualisierungsplattform.

ARISE entwickelt seine integrierte Inspektionstechnologie kontinuierlich weiter und bietet ausgereifte Lösungen zur Qualitätskontrolle von Beschichtungen für Branchen wie flexible Verpackungen, Klebebänder, Folien und Bahnmaterialien für Lithiumbatterien.

ARISE, das kontinuierlich innovative Web-Control-Technologien entwickelt, bietet umfassende Web-Control-Lösungen.