Kameras ermöglichen smarte Kontrollsysteme in der Getränkeindustrie Codes lesen, Qualität sichern - wirautomatisierer

Kameras ermöglichen smarte Kontrollsysteme in der Getränkeindustrie

Codes lesen, Qualität sichern

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Voigt Technology realisiert viele Kontrollsysteme für die Getränkeindustrie mit Smart-Kameras von Leuze electronic. Deren Schnittstellenvielfalt erlaubt die intelligente Vernetzung und Integration in Steuerungssysteme. Die spezielle homogene Ausleuchtung sowie Binary-Large-OBject-Analyse (BLOB) machen das Kontrollsystem sehr zuverlässig.

Matthias May ist MarCom-Manager bei Leuze electronic

„Kontrollsysteme in Getränkeabfüllanlagen sind häufig sehr individuelle Lösungen, die zwischen einzelnen Prozessschritten implementiert werden“, berichtet Bernhard Voigt von Voigt Technology. Er hat sich mit seiner jahrzehntelangen Erfahrung als Servicetechniker in der Getränkeindustrie auf die Entwicklung und Realisierung von Lösungen in allen Bereichen der Prozess- und Qualitätskontrolle spezialisiert.
„Häufig sind es neue Kontrollschritte, die aufgrund wachsender Qualitätsanforderungen oder die im Zuge von Anlagenerweiterungen in bestehenden Anlagen ergänzt werden“, erklärt Voigt. Eines seiner jüngsten Projekte ist die Ausstattung von Abfülllinien in der Traditionssektkellerei Herres in Trier mit Kontrollsystemen zur Erkennung und Überprüfung von aufgedruckten 2D-Data Matrix-Codes auf Sektkartons. Wie in vielen anderen seiner Applikationen verwendet Voigt auch hier als Kernkomponenten Sensoren von Leuze electronic – und zwar in diesem Fall die Smart-Kameras der Baureihe LSIS 400i. Diese haben den Vorteil, dass sie alle notwendigen Komponenten zur Bildverarbeitung, also auch Beleuchtung, Datenspeicher und Schnittstellen inklusive Display für Bedienung und Ergebnisanzeigen, in einem Gerät vereinen. Die bei Herres eingesetzten LSIS 462i sind die Allrounder der Baureihe. Dass Herres diese Geräte bereits zur Bildauswertung im Rahmen der Kappenkontrolle einsetzt, hat auch für die Instandhaltung Vorteile. So lässt sich die Ersatzteilvorhaltung auf eine voll ausgestattete Gerätevariante begrenzen, die im Bedarfsfall überall genutzt werden kann.
Homogene Beleuchtung steigert die Qualität
Von speziellem Vorteil in Bezug auf die feuchte Umgebung in der Getränkeproduktion ist die industrietaugliche Ausführung der Kameras im Metallgehäuse. Ein weiteres Merkmal ist die motorische Fokusverstellung, die einen flexiblen Einsatz für Applikationen mit variierenden Kameraabständen erlaubt. Die Fokussierung erfolgt automatisch über die Programmumschaltung. Das gewährleistet reproduzierbar gute Einstellungen. Ebenfalls qualitätsrelevant ist die integrierte Beleuchtung. Anstatt wie üblich LEDs zu verwenden, hat Leuze electronic hierfür eine spezielle Optik entwickelt, die ein rechteckig, intensiv ausgeleuchtetes Bildfeld liefert, das in einer Entfernung von 50 bis 250 mm zum Prüfobjekt besonders homogen ist. Die dadurch wesentlich detailreicheren Aufnahmen machen die Bildverarbeitung genauer, schneller und sicherer.
Prozesssicher mit BLOBs
Die prozesssichere Realisierung unterschiedlicher Kontrollaufgaben unterstützt vor allem die Binary-Large-OBject-Analyse (BLOB). Ein sogenanntes BLOB kennzeichnet einen zusammenhängenden Bereich von Bildpunkten, deren Lichtintensität zwischen definierten Grenzwerten liegt. Durch die Einstellung von BLOB-Merkmalen lassen sich einzelne Objekte oder Objektgruppen sicher erkennen und unterscheiden. Zur Bewertung von Objekten stehen verschiedenste Kriterien wie Fläche, Umfang, Formfaktor sowie Höhe oder Breite, Länge, Winkel und Mittelpunkt zur Verfügung. Das BLOB-Erkennungstool bietet auch die Möglichkeit, diverse Erkennungsmerkmale zusammenzufassen. Die einfache Parametrierung der LSIS-400i-Kameras findet Voigt besonders effektiv, da er sie direkt über den Webbrowser erledigen kann. Der Zugang zum Gerät erfolgt schnell und einfach via Ethernet.
Codekontrolle und zugleich Prozessüberwachung
Zum Anbinden der Geräte hat Voigt eine Steuerung entwickelt, die die jeweilige Datenerfassung und -verarbeitung sowie die Kommunikation mit übergeordneten Anlagensteuerungen übernimmt. „Ein wesentlicher Grund für den Einsatz von LSIS 462i in den neuen Codekontrollstationen ist die integrierte RS232-Schnittstelle. Mit einer zusätzlichen Anschaltbox können die Daten komfortabel in übergeordnete Bussysteme – bei Herres ist dies Profibus – übertragen werden“, betont Voigt und ergänzt: „Elementare Aufgabe dieser Code-Lesestationen ist die Kontrolle der auf den Kartons aufgedruckten 2D-Data-Matrix-Codes auf Vorhandensein und Lesbarkeit. Während für die reine Anwesenheits- und Lesbarkeitskontrolle die vorhandenen E/A-Schnittstellen ausreichen, um gegebenenfalls einen Bandstopp auszulösen, wird für die Datenübertragung die Profibus-Schnittstelle benötigt.“
Die Kontrollen erfolgen im Durchlauf bei teils recht hohen Geschwindigkeiten mit bis zu 6000 Kartons pro Stunde. Erschwerend kommt hinzu, dass je nach Produkt die Codes an unterschiedlichen Positionen auf die Kartons aufgedruckt werden. „Das Fenster, in dem sich die Codes befinden können, ist immerhin 50 mm hoch. Außerdem sind die Codes auf den Kartons auch horizontal unterschiedlich positioniert“, erläutert Voigt. Hier hilft die sogenannte Lesetorsteuerung, bei der ein Rotlichttaster ein Triggersignal erzeugt, dieses wiederum eine gepulste Beleuchtung. Die Bildaufnahme wird solange ausgelöst, bis der Code zuverlässig erkannt wird. Außerdem sind die Smart-Kameras in einem solchen Abstand an den Förderstrecken montiert, dass sich ein großes Bildfeld ergibt.
Der iReferenzcode-Vergleich ermöglicht neben der reinen Kontrolle auf Vorhandensein und Lesbarkeit auch den Abgleich auf Richtigkeit des aufgedruckten Codes. Die Code-Lesestationen bieten die Option, bestimmte Qualitätsparameter der Codes auszuwerten. So kann direkt nach dem Drucken eines Codes dessen Güte und Lesbarkeit mit anderen Geräten sichergestellt werden. Es lassen sich also auch Qualitätsmerkmale bei der Kennzeichnung erfassen, auswerten und zur Prozesssicherheit nutzen, um rechtzeitig Korrekturen bezüglich der Druckqualität durchzuführen. mc
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