KI-basierte Druckbildkontrolle für Brausetablettenröhren bei Jaco

Quick Check

Ausgangssituation

Die Jaco Dr. Jaeniche GmbH & Co. KG ist europäischer Marktführer für Brausetablettenröhren und produziert jährlich über 300 Millionen bedruckte Artikel mit einem Gesamtausschuss von unter 5 Prozent. Als Hersteller von Primärpackmitteln für Pharma- und Lebensmittelsektor gelten höchste Qualitätsanforderungen. Die Druckbildkontrolle erfolgte an acht von neun Druckmaschinen manuell durch Stichprobenkontrollen. An einer Maschine existierte bereits ein Kamerasystem, jedoch führte dessen hohe Sensitivität zu erhöhten Pseudo-Fehlern und unnötig hohen Ausschussraten. Die Herausforderung bestand darin, echte Druckfehler von systembedingten Fehlalarmen zu unterscheiden, um eine flächendeckende automatisierte 100-Prozent-Kontrolle ohne übermäßigen Ausschuss zu ermöglichen. Bestehende Systeme konnten nicht zwischen tatsächlichen Qualitätsmängeln und technisch bedingten Pseudo-Fehlern differenzieren. Dies verhinderte eine vollautomatische Implementierung und erforderte weiterhin manuelle Überwachung.

Lösungsidee

Entwicklung einer KI-basierten Anomaliedetektion zur intelligenten Unterscheidung zwischen echten Druckfehlern und Pseudo-Fehlern. Die Lösung umfasst eine mehrstufige Bildvorverarbeitung mit Zeilenversatzkorrektur und robustem Template-Matching, um die Prüffenster präzise zu positionieren. Das KI-Modell wird ausschließlich auf fehlerfreien Referenzbildern trainiert und nutzt Memory-Bank-Technologie zur komprimierten Speicherung relevanter Bildeigenschaften. Diese Anomaliedetektion identifiziert Abweichungen von der Norm, was eine zuverlässige automatisierte Druckbildkontrolle ohne übermäßige Ausschussraten ermöglicht.

Nutzen

Das Projekt zeigt, dass eine 100-Prozent-Kontrolle aller Druckbilder ohne übermäßige Ausschussraten mit einer Kombination aus regelbasierter Bildvorverarbeitung und KI-basierten Verfahren zur Anomaliedetektion möglich ist. Die Reduktion der Pseudofehlerrate um durchschnittlich 85,7 Prozent hat das Potenzial zu erheblichen Effizienzsteigerungen und Kosteneinsparungen. Das Personal wird durch zuverlässige automatisierte Überwachung entlastet, was Mehrmaschinenbedienung ermöglicht und dem Fachkräftemangel entgegenwirkt. Dies führt zu einem Wettbewerbsvorteil durch höchste Produktqualität bei optimierten Produktionskosten.

Umsetzung der KI-Applikation

Technisch umgesetzt wurde die Lösung wie folgt: Erstens durch eine zweistufige regelbasierte Bildvorverarbeitung mit einer Korrektur des durch die Bildaufnahme bedingten Zeilenversatzes; und zweitens durch ein Template-Matching mittels Masterbild, um einem möglichen Versatz bei der Bildaufnahme beim Abwickeln entgegenzuwirken und somit die Position des Messfensters zu korrigieren. Die Anomaliedetektion wurde auf 50 fehlerfreien Referenzbildern angelernt und an von Jaco zur Verfügung gestellten Fehler- und Pseudo-Fehlerbildern evaluiert. Das beschriebene Vorgehen wurde an 6 unterschiedlichen Druckbildern getestet, wobei die Pseudofehlerrate im Schnitt um 85,7 Prozent gesenkt werden konnte.

Die Technologie ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung, indem neue Daten ins Trainingsdatenset integriert werden. Für Jaco als europäischer Marktführer bedeutet dies einen wichtigen technologischen Fortschritt bei der Belieferung großer Lohn-Hersteller im regulierten Pharma- und Lebensmittelsektor.