Tablett mit bedruckten Euromünzen Prachtlibelle

Perfekte bedruckte Münzen dank Bildverarbeitung

Die Hamburgische Münze, eine der ältesten Münzprägestätten Deutschlands, setzt bereits seit Anfang der 2000er Jahre Bildverarbeitung ein, um verschiedene Produktionsschritte zu automatisieren, wie z.B. das Ausrichten von Münzen bei der Verpackung und die Qualitätskontrolle.

Im Rahmen eines anderen Projekts wurden wir mit der Problematik konfrontiert, dass beim Bedrucken von Münzen bisher immer viel Zeit für die exakte Positionierung der Münzen benötigt wird. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden wurde in den letzten 10 Monaten ein Bildverarbeitungssystem entwickelt, mit dem dieser Prozess nun automatisiert abläuft und das sich seit Mai 2023 erfolgreich im täglichen Einsatz bewährt.

Hochwertiger und präziser Druck

Das System erkennt zu colorierende Motivdetails eines Münzreliefs und sendet diese Daten an Digitaldrucker, die diese Details dann entsprechend bedrucken. Dies führt zu einer effizienteren Produktion, einer erheblichen Zeitersparnis und bis zu einer Verdoppelung des Durchsatzes, da bis zu 250 Münzen gleichzeitig auf einem Tablett platziert werden können, ohne dass eine aufwendige manuelle Ausrichtung erforderlich ist.

Ziel des Systems ist es, die Druckgenauigkeit zu gewährleisten. Erfolgt der Druck nicht deckungsgleich mit dem geprägten Relief der Münze, entsteht Ausschuss, den es unbedingt zu minimieren gilt. Die zulässige Abweichung beim Druck darf 50µm nicht überschreiten.

Systemarchitektur und Funktionsweise

Münzprägeeinheit	Hier werden die Münzen mit Prägemotiven versehen (nicht Teil der phil-vision Lösung)
Bildverarbeitungssystem	Die Münzen werden händisch auf ein Tablar aufgelegt, zunächst werden dann Position und Drehlage über vier hochauflösende Kameras erfasst, um anschließend aus den Messdaten (Position und Rotation) die colorierbaren Motivdetails auf dem Münzrelief zu bestimmen und die für den Druck relevanten Informationen zu extrahieren.
Bildverarbeitungsalgorithmus	Ein speziell entwickelter Algorithmus analysiert die erfassten Bilddaten, um die genauen Positionen und Ausdehnungen der zu bedruckenden Motivdetails zu identifizieren. Dieser Algorithmus gewährleistet eine präzise Erkennung auch bei variierender Ausrichtung der Münzen auf dem Tablett.
Kommunikationseinheit	Aus den ermittelten Druckinformationen wird eine individuelle Druckvorlage aufgebaut und in Echtzeit an den Drucker übertragen, um die erforderliche Genauigkeit zu gewährleisten.
Digitaldrucker	Die ausgewählten Motivdetails werden präzise auf das Münzrelief gedruckt. Der Druckprozess ist dabei auf höchste Genauigkeit und Farbtreue ausgelegt. In dieser Anwendung wird ein drucker von Pland verwendet, Software-Anpassungen für andere Fabrikate sind jederzeit möglich.
Verpackungseinheit	Nach dem Druckprozess werden die Münzen automatisch verpackt und für die Auslieferung vorbereitet.

Das eingesetzte Bildverarbeitungssystem für die Münzbedruckung, pvPhotobox, steigert nicht nur die Effizienz und ermöglicht die gleichzeitige Bedruckung von bis zu 250 Münzen, die genutzte Technologie gewährleistet auch eine äußerst präzise Erkennung der zu bedruckenden Motivdetails und stellt einen deckungsgleichen Druck mit einer Genauigkeit von 50µm sicher, wodurch der Ausschuss minimiert wird. Das System kann verschiedenen Münzmotive verarbeiten und lässt sich leicht an neue Designs anpassen.

Intensive Zusammenarbeit als Schlüssel zum Erfolg

Damit das System reibungslos funktioniert, waren umfangreiche Vorarbeiten und Abstimmungen notwendig. Die hohe Akzeptanz der pvPhotobox bei den Anwendern führen wir vor allem darauf zurück, dass wir das Bedienpersonal von Anfang an mit in die Entwicklung einbezogen haben. Angefangen mit der Formulierung der Anforderungen bis hin zu Details die Bedienung und Handhabung betreffend, wurden alle Punkte nicht nur mit dem Management, sondern auch mit den Anwendern intensiv diskutiert.

Der Erfolg:

Der Durchsatz beim Bedrucken der Münzen hat sich durch den Einsatz des Systems nahezu verdoppelt.
Die geforderte Genauigkeit einer Druckbildabweichung von nur 50µm ist sichergestellt

pvPhotobox mit mehreren Druckern bei der Münze Hamburg

Theoretisch können an das System beliebig viele Drucker angeschlossen werden, sinnvoll sind maximal 8. Die Grenzen sind hier nur durch den Zeitaufwand für die manuelle Bestückung der Tablare gesetzt. Die benötigte Auswertezeit liegt bei 2 Sekunden pro Münze, d.h. für ein volles Tablar mit 250 Münzen werden ca. 5 Minuten benötigt.

Peter Steinbrück, verantwortlicher Projektleiter bei phil-vision zu den Herausforderungen des Projekts:

"Da ich bereits in verschiedenen Projekten mit der Hamburgischen Münze zusammengearbeitet habe, waren mir mögliche Probleme und Fehlerquellen bereits bekannt. Die angestrebte Druckgenauigkeit von 50µm wollten wir auf jeden Fall erreichen. Für unseren Kunden bezog sich dieses Ziel natürlich auf das fertige Produkt und nicht auf unsere Messergebnisse. Leider können die eingesetzten Drucker diese Toleranz für ein absolutes Maß bei weitem nicht einhalten. Die Drucker arbeiten zwar im Absolutmaß zu ungenau, aber mit sehr reproduzierbaren Ergebnissen, eine Tatsache, die wir uns zunutze gemacht haben, um eine akzeptable Lösung zu finden, indem wir die Druckertolerenzen in unsere Kalibrierung einbezogen haben."

Guido Beckmann, Leiter Hamburgische Münze fasst die Zusammenarbeit mit phil-vision wie folgt zusammen:

"phil-vision hat in diesem Projekt die Auswahl der Komponenten und die Programmierung übernommen und uns bei der Integration umfassend unterstützt. Die Zusammenarbeit war sehr professionell und zielorientiert.

In jeder Projektphase wurde sehr viel Wert auf Präzision und Details gelegt. Positiv waren auch die schnellen Reaktionszeiten, das Projektmanagement und generell die hohe Kompetenz."

Hamburgische Münze

Die Hamburgische Münze ist die älteste Prägestätte Deutschlands. Ihre Geschichte reicht zurück bis ins 9. Jahrhundert. Die erste bekannte Münzprägung aus Hamburg geht auf das Jahr 834 zurück. Heute ist die Hamburgische Münze ein rechtlich unselbstständiger Landesbetrieb der Hansestadt Hamburg. Die Aufsicht wird durch die Finanzbehörde der Stadt ausgeübt. Mit etwa 40 Mitarbeitenden ist sie eine von fünf Prägestätten in Deutschland, die im Auftrag des Bundesfinanzministeriums die Münzen zur Versorgung der Bevölkerung und des Handels produzieren.

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