Defektprüfung im Durchlauf: Bauteile auf dem Förderband zuverlässig prüfen

Das Förderband zwischen zwei Prozessschritten ist der natürlichste Ort für eine 100%-Kontrolle: Jedes Teil kommt ohnehin vorbei, vereinzelt und in definierter Lage. Trotzdem scheitern viele Durchlaufprüfungen nicht an der Auswertung, sondern an der Auslegung, weil die Bewegung alle Größen aneinander koppelt. Bandbreite und Bildfeld, Bandgeschwindigkeit und Belichtungszeit, kleinster Fehler und Auflösung lassen sich nicht getrennt festlegen. Dieser Beitrag geht die Auslegung in der Reihenfolge durch, die sich in realen Projekten bewährt hat: von der Bildaufnahme in Bewegung über Auflösung, Bandfarbe und Beleuchtung bis zu den drei klassischen Stolpersteinen Vereinzelung, Trigger und Vibration, zur beidseitigen Prüfung und zur Nachrüstung im Bestand.

Wichtige Punkte im Überblick

Viele Durchlaufprüfungen scheitern nicht an der Auswertung, sondern an der Auslegung, weil die Bewegung alle Größen aneinander koppelt: Bandbreite und Bildfeld, Bandgeschwindigkeit und Belichtungszeit, kleinster Fehler und Auflösung.
Die Auslegung beginnt beim kleinsten sicher zu findenden Fehler: In dokumentierten Anwendungen reicht die Spanne von wenigen Zehntelmillimetern bis zu einigen Millimetern, und nach gängiger Auslegungspraxis muss ein Fehler im Bild mehrere Pixel belegen.
Gewonnen wird die Prüfung in der Bildaufnahme: Die Bandfarbe ist Teil des optischen Konzepts, in realen Projekten sind grüne, dunkelgrüne oder weiße Gurte bewusst gewählte Hintergründe, und die Beleuchtungsrichtung bestimmt, was sichtbar wird.
Drei Stolpersteine entscheiden über den stabilen Betrieb: Vereinzelung gegen überlappende Teile im Bild, ein definierter Trigger über Lichtschranke oder Encoder und steife, vom schwingenden Gestell getrennte Sensorhalter gegen Vibration.
Für Teile mit zwei relevanten Seiten haben sich zwei Wege etabliert: zwei Kamerastationen um eine Wendestation herum oder ein Spiegel, der die zweite Ansicht in dasselbe Bild einspiegelt, wobei beide Ergebnisse demselben Teil zugeordnet bleiben müssen.

Prüfen ohne anzuhalten: was das Förderband für die Bildaufnahme bedeutet

Auf dem Band laufen sehr unterschiedliche Teile an der Prüfung vorbei: Stanz- und Umformteile, O-Ringe und Dichtungen auf schmalen Gurten, Keramik- und Tonteile, Kunststoff-Spritzteile, Gussteile nach dem Entleeren einer Gitterbox. Gemeinsam ist ihnen die bisherige Prüfmethode, die Werkerkontrolle am Bandende, die weder lückenlos noch dokumentiert ist. Gesucht werden Risse, Ausbrüche, Löcher, Verfärbungen, Verschmutzungen und Kantenschäden, oft ergänzt um eine Lage- oder Typprüfung, deren Ergebnis der nachfolgende Roboter mitnutzt. Die Position bleibt dabei Nebenprodukt, das Prüfergebnis ist die eigentliche Lieferung.

Die Bewegung setzt die Spielregeln. Ein bewegtes Teil erlaubt genau eine Aufnahme in einem festen Zeitfenster, die Belichtungszeit muss so kurz sein, dass das Bild nicht verwischt, und eine zweite Chance gibt es erst beim nächsten Teil. Steht das Teil dagegen kurz still, etwa in einem Nest oder auf einem Rundtakter, öffnen sich andere Möglichkeiten: Ein 3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000 nimmt dann ein hochaufgelöstes Höhenbild ohne Bewegung auf. Wie diese Grundsatzentscheidung zwischen stehender und bewegter Prüfung fällt, ordnet der Hauptartikel "Oberflächen- und Defektprüfung in Logistik und Intralogistik: das passende Prüfsystem auswählen" ein.

Bildfeld, Bandbreite und kleinster Fehler: die Auflösung sauber auslegen

Die erste Zahl der Auslegung liefert das Band selbst. In dokumentierten Anwendungen liegen die Bandbreiten meist zwischen 100 und 450 mm, vereinzelt bis etwa 1.000 mm, und die Bandbreite definiert das Bildfeld, wenn Teile an wechselnder Position laufen. Die zweite Zahl ist der kleinste sicher zu findende Fehler, in realen Projekten reicht die Spanne von wenigen Zehntelmillimetern bis zu einigen Millimetern. Aus beiden folgt die Auflösung: Ein Fehler muss im Bild mehrere Pixel belegen, damit die Auswertung ihn zuverlässig von Rauschen trennt, so die gängige Auslegungspraxis. Ein Zehntelmillimeter auf einem Meter Bildfeld führt damit schnell zu hochauflösenden Kameras oder zur Aufteilung auf mehrere Sichtfelder.

Die dritte Zahl ist die Geschwindigkeit. Bandgeschwindigkeiten bis rund 70 m/min und Taktzeiten von 0,4 bis 3 s je Teil stecken den Rahmen für Belichtung und Rechenzeit ab. Wo mehrere Kameras oder zusätzlich Profilköpfe zusammenarbeiten, bündeln Bildverarbeitungssysteme der Modellreihe XG-X die Stationen auf einer Plattform. Für Fehler, die über eine Höhe definiert sind, misst ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 im Durchlauf das Höhenprofil und liefert parallel ein Helligkeitsbild derselben Spur.

Bandfarbe und Beleuchtung: Kontrast erzeugen statt Fehler suchen

Eine Durchlaufprüfung wird nicht in der Auswertung gewonnen, sondern in der Bildaufnahme. Das beginnt beim Hintergrund: In dokumentierten Projekten sind grüne, dunkelgrüne oder weiße Gurte bewusst gewählte Hintergründe, gegen die sich Teil und Fehler abheben. Ein heller Gummiabrieb auf dunklem Gurt oder ein dunkles Teil auf dunklem Band kostet Kontrast, den keine Software zurückholt. Wer die Bandfarbe beim Anlagenbau mitbestimmt, spart sich später Beleuchtungsaufwand.

Die Beleuchtung übernimmt den Rest. Kurze Belichtungszeiten in Bewegung verlangen lichtstarke, gerichtete Beleuchtung, und die Richtung bestimmt, was sichtbar wird: Streiflicht hebt Kratzer und Kanten hervor, diffuses Licht beruhigt glänzende Flächen. Bei flachen Fehlern auf metallischen Oberflächen, die im normalen Bild kaum Kontrast erzeugen, arbeitet die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G mit der LumiTrax-Beleuchtungstechnik, die aus mehreren Aufnahmen mit wechselnder Beleuchtungsrichtung ein Form- und ein Texturbild errechnet. Und wo der Fehler eine Höhe hat, aber keinen Kontrast, bleibt der Profilsensor die robusteste Wahl, weil er von der Beleuchtungsfrage weitgehend unabhängig ist.

Vereinzelung, Trigger und Vibration: die drei häufigsten Stolpersteine

Die Erfahrung aus realen Projekten lässt sich in drei Sätzen zusammenfassen. Ohne Vereinzelung überlappen Teile im Bild, und keine Auswertung trennt sie sauber, deshalb gehört die Zuführung zur Prüfstation wie die Kamera. Ohne definierten Trigger entsteht das Bild zu einem zufälligen Zeitpunkt: Eine Lichtschranke meldet die Teilekante, ein Encoder am Band koppelt die Aufnahme an den tatsächlichen Vorschub und macht die Station unempfindlich gegen Geschwindigkeitsschwankungen. Und Vibration, ob vom Band selbst oder von Nachbaraggregaten, verwackelt lange Belichtungen und verfälscht Höhenmessungen, weshalb Sensorhalter steif und getrennt vom schwingenden Gestell ausgeführt werden.

Als einfache Ergänzung entlang derselben Strecke haben sich digitale Lichtleitersensoren der Modellreihe FS-N bewährt, etwa als Wächter für herabfallende Teile oder als Anwesenheitskontrolle vor der Kamera. Sie ersetzen keine Bildauswertung, halten aber den Materialfluss der Prüfstation unter Kontrolle.

Beidseitige Prüfung: zwei Kameras, Wendestation oder Spiegel

Viele Teile haben zwei relevante Seiten, das Band zeigt aber nur eine. In dokumentierten Anwendungen haben sich dafür zwei Lösungswege etabliert. Der erste: zwei Kamerastationen um eine Wendestation herum, das Teil wird zwischen den Aufnahmen gedreht oder über eine Bandkante an ein zweites Band übergeben und dabei gewendet. Der zweite: ein Spiegel im Strahlengang, der die Unterseite oder eine Seitenfläche in dasselbe Bild einspiegelt, etwa bei einem Bandspalt, über den das Teil frei läuft.

Die Wahl hängt an Teilegröße, Empfindlichkeit und Takt. Eine Wendestation kostet Strecke und Mechanik, liefert aber für beide Seiten gleiche Aufnahmebedingungen. Der Spiegel kommt ohne Bewegung des Teils aus, teilt aber Bildfeld und Auflösung zwischen den Ansichten. In beiden Fällen müssen die Ergebnisse beider Seiten demselben Teil zugeordnet bleiben, was die Triggerkette bis zur Ausschleusung durchgängig macht.

Nachrüsten im Bestand: Bauraum, Schnittstelle und Grenzmuster festlegen

Die meisten Durchlaufprüfungen entstehen nicht auf dem Reißbrett, sondern an einer Linie, deren Band nie für eine Prüfung vorgesehen war. Dann fehlt zuerst der Platz: ein freier Bandabschnitt mit Sicht auf das Teil, Raum für Beleuchtung und Abschottung gegen Hallenlicht. Kompakte Systeme senken die Hürde, eine All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS bringt Aufnahme und Fehlerbewertung in einem Gehäuse unter, und für einfache, eng budgetierte Prüfungen genügt ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 direkt am Band. Danach kommt die Schnittstelle: Das nio-Signal muss eine Weiche oder einen Abbläser erreichen, das Ergebnis per Profinet oder EtherNet/IP die Steuerung.

Den Abschluss bildet die Machbarkeit mit realen Mustern, verschmutzt und in echter Lagestreuung, plus Grenzmustern, die festlegen, wo die zulässige Abweichung endet. Ohne diese Grenze produziert die Station Pseudoausschuss und verliert das Vertrauen der Linie. Die Nachbarthemen bleiben eigenständig: Der Gurt selbst als Prüfling gehört in den Beitrag "Fördergurte überwachen: Risse, Riefen und Nahtfehler am laufenden Gurt erkennen", die Ladungsträger in "Palettenprüfung automatisieren: beschädigte Ladungsträger erkennen, bevor sie das Lager blockieren", und was mit dokumentierten Fehlerbildern in der Reklamation geschieht, zeigt "Transportschäden objektiv dokumentieren: Wareneingangsmängel belegen statt diskutieren".

Häufige Fragen

F Welche Fehler lassen sich auf dem laufenden Förderband erkennen?

In dokumentierten Anwendungen werden Risse, Ausbrüche, Löcher, Verfärbungen, Verschmutzungen, Verformungen und Kantenschäden im Durchlauf geprüft, vom Stanzteil über Keramik bis zum Spritzgussteil. Höhendefinierte Fehler übernimmt ein Laser-Profilsensor, kontrastdefinierte eine Kamera mit angepasster Beleuchtung, und die kleinsten sicher gefundenen Fehler liegen in realen Projekten bei wenigen Zehntelmillimetern.

F Wie schnell darf das Band für eine Bildprüfung laufen?

In dokumentierten Projekten laufen Prüfbänder mit bis zu rund 70 m/min bei Taktzeiten von 0,4 bis 3 s je Teil. Die Grenze setzt nicht das Band, sondern die Kette aus Belichtungszeit, Auflösung und Rechenzeit: Je schneller das Band und je kleiner der Fehler, desto kürzer die Belichtung und desto stärker muss die Beleuchtung sein. Die Auslegung beginnt deshalb beim kleinsten Fehler, nicht bei der Geschwindigkeit.

F Warum ist die Bandfarbe für die Prüfung wichtig?

Weil das Band der Bildhintergrund ist. Grüne, dunkelgrüne oder weiße Gurte tauchen in dokumentierten Projekten als bewusste Wahl auf, damit sich Teil und Fehler abheben. Ein dunkles Teil auf dunklem Gurt kostet Kontrast, den auch eine starke Beleuchtung nur teilweise zurückholt. Wer die Prüfung plant, legt die Bandfarbe als Teil des optischen Konzepts fest.

F Wie prüfe ich beide Seiten eines Teils im Durchlauf?

Mit zwei Kamerastationen um eine Wendestation oder Bandübergabe herum, die das Teil zwischen den Aufnahmen dreht, oder mit einem Spiegel, der die zweite Ansicht in dasselbe Bild einspiegelt. Die Wendestation bietet gleiche Aufnahmebedingungen für beide Seiten, der Spiegel spart Mechanik, teilt aber die Auflösung. In beiden Fällen müssen beide Ergebnisse demselben Teil zugeordnet bleiben.

F Warum steht und fällt die Durchlaufprüfung mit der Vereinzelung?

Weil überlappende oder sich berührende Teile im Bild nicht sauber getrennt werden können und jede Bewertung dann auf einer falschen Kontur arbeitet. Die Vereinzelung gehört deshalb zur Prüfstation wie Kamera und Beleuchtung, sei es über Bandgeschwindigkeitssprünge, Führungen oder eine geordnete Zuführung. Auch der Trigger setzt vereinzelte Teile voraus, sonst verrutscht der Aufnahmezeitpunkt.

F Was sind die häufigsten Fehler beim Nachrüsten einer Bandprüfung?

Fehlende Vereinzelung, ein undefinierter Trigger und unterschätzte Vibration. Dazu kommen im Bestand fehlender Bauraum für Beleuchtung und Abschottung sowie fehlende Grenzmuster, ohne die die Station Pseudoausschuss produziert. Bewährt hat sich ein Machbarkeitstest mit realen, auch verschmutzten Musterteilen, bevor Bauraum und Schnittstellen festgelegt werden.

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