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Bildverarbeitung in der Medizintechnikbranche Lasermarkierprozess perfektionieren

Redakteur: Anne Richter

Auf der Suche nach der perfekten Markierung mit einem Markierlasergerät spielt die Bildverarbeitung eine enorm wichtige Rolle. In herausforderungsreichen Branchen wie der Medizintechnik braucht es für die perfekte Markierung am besten sogar ein «intelligentes System» – so wie Trumpf sie für ihre Geräte entwickelt.

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Bildverarbeitung ermöglicht eine effiziente und bereits im Markierprozess integrierte Durchführung der Qualitätskontrolle des Werkstückes vor und insbesondere nach dem Aufbringen der Laserbeschriftung.
Bildverarbeitung ermöglicht eine effiziente und bereits im Markierprozess integrierte Durchführung der Qualitätskontrolle des Werkstückes vor und insbesondere nach dem Aufbringen der Laserbeschriftung.
(Bild: Trumpf)

Das Beschriften mittels Laser ist in allen Branchen der Industrie angekommen. Müsste man aber jene auswählen, die die Technologie am meisten herausfordern und deren Entwicklung vorantreiben, dann gehört die Medizintechnik mit dazu. Denn dort sind die Regulationen besonders streng. So müssen zum Beispiel Implantate und Werkzeuge mit einer permanenten Beschriftung versehen sein. Sie bekommen daher einen eindeutigen und über die gesamte Lieferkette rückverfolgbaren UDI-Code (Unique Device Identification).

Industrielle Bildverarbeitung massiv weiterentwickelt

Keine Technologie kann diese permanente und gut lesbare Beschriftung besser aufbringen als der Laser. Doch was oft vergessen geht: Hinter qualitativ hochstehenden Lotnummern, Strichcodes, 2D-Codes, CE oder Firmenlogos steckt mehr als eine genau abgestimmte Laserquelle oder eine ultraschnelle Steuerung. Immer mehr an Bedeutung gewonnen hat in diesem komplexen System die Bildverarbeitung. Und auf diesem Gebiet hat sich bei Trumpf viel getan: «Gerade im Bereich der Softwareentwicklung und industriellen Bildverarbeitung haben wir uns in den letzten Jahren massiv weiterentwickelt», sagte einmal in einem Interview mit dem SMM Remo Tanneberger vom Vertrieb Laser Division bei Trumpf Schweiz AG, welche im bündnerischen Grüsch weltweit die Entwicklung der Lasermarkiergeräte vorantreibt und dort auch fertigt.

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Warum aber die Bildverarbeitung derart wichtig wurde, wird anhand des umfangreichen und komplexen Aufgabenkatalogs schnell klar: Die intelligente Bildverarbeitung ermöglicht nämlich eine effiziente und im Markierprozess integrierte Durchführung der Qualitätskontrolle des Werkstückes vor und insbesondere nach dem Aufbringen der Laserbeschriftung. Daneben wird die Bildverarbeitung ebenfalls häufig eingesetzt, um dem Anwender beim Markieren grösstmögliche Unterstützung bei der Positionierung des Werkstückes zu bieten. Mit Bildverarbeitung ist es möglich, das Werkstück schnell in die vorgesehene Position zu bringen, oder es wird einer intelligenten Bildverarbeitungssoftware komplett überlassen, das Musterstück in Lage und Form zu erkennen und die Markierung danach auszurichten.

Kamera und Beleuchtungskonzepte in Markierlasersystemen

Für die Bildverarbeitung hat Trumpf in den Markierlasersystemen Kamera- und Beleuchtungskonzepte entwickelt, welche die in der Medizinbranche üblichen Kundenbedürfnisse abdecken. Dem Kunden stehen die Inline-Kamera sowie die Off-Axis-Kamera zur Verfügung. Ebenso wurden innovative und neue Beleuchtungslösungen entwickelt, um Bildverarbeitung auch auf äusserst anspruchsvollen Oberflächen, wie elektropolierten medizinischen Instrumenten, durchzuführen.

«Für die Prozessstabilität bei der Bildverarbeitung», sagt Alexander Teuber, Branchenspezialist Medizintechnik bei Trumpf Schweiz AG, «ist die Beleuchtungsstrategie zentral. Es ist beispielsweise wichtig, dass die Beleuchtung für die Bildverarbeitung auf einer Wellenlänge erfolgt, die sich von der Laserwellenlänge unterscheidet.» Damit wird Störsignalen, die durch das Laserlicht hervorgerufen werden, wie z. B. Übersättigung des Kamerasignals, entgegengewirkt. Um eine möglichst homogene Ausleuchtung des Werkstückes zu erreichen werden in den Markierlasern serienmässig diffusive Balkenbeleuchtungen eingesetzt. Je nach Bedarf erfolgt die Beleuchtung von oben (Hellfeldbeleuchtung), von der Seite oder von unten (Dunkelfeldbeleuchtung).

Flachdombeleuchtung für stark reflektierende Materialien

Die Medizintechnik stellt besonders hohe Herausforderungen an die Bildverarbeitung, da die Oberflächen der verwendeten Materialien wie davor bereits erwähnt durch den hohen Politurgrad sehr stark reflektierend sein können. Bei elektropolierten Werkstücken wie Bohrschäften oder Implantaten kann die Ausleuchtung mit Balkenbeleuchtungen zu starken punktuellen oder linienförmigen Reflexionen führen, die zu einer lokalen Übersättigung der Kamera führen. Alexander Teuber: «An diesen Stellen ist keine zuverlässige Positionserkennung oder optische Qualitätssicherung mehr möglich. Dieser Verlust an Daten kann auch durch intelligente Software nicht wiederhergestellt werden.»

Um ein Rücklesen von Codes und Schrift auf solchen Oberflächen zu ermöglichen hat Trumpf als erster Markierlaseranbieter eine innovative und industrietaugliche Lösung eingeführt. Das Verfahren garantiert die Ausleuchtung hochreflektierender Teile ohne störende Reflexe.

Auch nachgeschaltete Prozesse optimiert

Trumpf bietet zusätzlich zum klassischen Optimieren des Laserbeschriftungsprozesses auch zahlreiche vor- und nachgeschaltete Prozesse wie optische Erkennung und Überprüfungen von Musterteilen sowie die Ablage der Informationen in Datenbanken. Die Bildverarbeitungssoftware muss daher auch fähig sein, diverse Formen von Informationen zurückzulesen und Abweichungen von den Vorgaben fehlerfrei zu erkennen. Die zurückgelesenen Informationen sollen in der zentralen Datenbank abgespeichert werden, um die Produktqualität zu dokumentieren. «Bildverarbeitung stellt in dieser Prozesskette ein zentrales Element dar, das in der Medizintechnikbranche zukünftig in jedem Markierlaser wertvolle Dienste leisten wird», ist Branchenspezialist Alexander Teuber überzeugt. SMM

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