Inhaltsverzeichnis
1. Visualisierung und Prüfung von Referenzcodes
2. Prüfung von Mindesthaltbarkeitsdaten
3. Eine rundum überzeugende Gesamtlösung
Bei der Entwicklung der Form-, Füll- und Verschließmaschine FMH 80 haben sich die Konstrukteure von SN Maschinenbau eine ganzheitliche Lösung verschiedener Aufgaben über ein einziges Kamerasystem einfallen lassen: Dafür haben sie bestehende Prozesse und Prinzipien hinterfragt, jedes einzelne Element, vom Safety-Konzept bis hin zur Visualiserung, auf den Prüfstand gestellt und nach neuen, kreativen sowie flexiblen Lösungen gesucht. Ziel war es, einerseits die Überwachung des Mindesthaltbarkeitsdatums (MHD) wirtschatlich zu machen, andererseits Referenzcodes zu erkennen – letzteres beim Produktwechsel sogar automatisch umschaltbar. Eine dritte Applikation mit derselben Kamera sollte die Position der Druckmarke auf der Verpackung vermessen, eine entsprechende Stellgröße an einen Servoantrieb ausgeben und die Siegelstationen der vertikalen Siegelnähte im Prozess berichtigen. Hierdurch werden die Druckschwankungen auf der Verpackung automatisch korrigiert. „Herausgekommen ist ein innovatives Konstruktionskonzept, das die Basis für eine neue Generation von Beutelverpackungsmaschinen legt“, sagt Thomas Berger, Leiter der Elektroentwicklung bei SN Maschinenbau. Mit dem entstandenen Konzept wurde eine offene, hygienische Maschinenbauform – samt Kamerasystem von Leuze – mit reduziertem Teilevolumen realisiert, das versteckte Stellen und Kanten ausschließt und so eine sehr einfache Reinigung ermöglicht. Gleichzeitig konnte man den gestiegenen Anforderungen an Hygiene und Allergenfreiheit gerecht werden.
Visualisierung und Prüfung von Referenzcodes
Die in die Maschine einprogrammierten Produkte und Rezepturen werden direkt über die Steuerung gewechselt – ohne manuellen Eingriff durch einen Mitarbeiter. „Die erste Aufgabe stellt deshalb die Verifizierung von Referenzcodes dar“, erklärt Michael Fahr, Vertriebsspezialist bei Leuze Electronic. „Zudem muss eine Qualitätskontrolle jederzeit sicherstellen, dass der richtige Inhalt auch wirklich in die dafür vorgesehene richtige Verpackung abgefüllt wird.“ Hierzu bedarf es einer Visualisierungsoptik, die die Referenzcodes entsprechend liest und abgleicht. Bei dem dafür eingesetzten Visualisierungssystem LSIS 462i handelt es sich um eine kamerabasierte Technologie. Sie wird mit einem Kontrasttaster KRTM 20 kombiniert, der unterschiedliche Kontrastwerte der Druckmarken auf der Verpackung speichern kann, die direkt aus der Steuerung heraus abgerufen werden können. „Eine solch komfortable und gleichermaßen wirtschaftliche Lösung schwebte mir schon lange vor – bislang hatte ich jedoch noch keine Möglichkeit gefunden, diese Wirklichkeit werden zu lassen“, erklärt Thomas Berger von SN Maschinenbau.
In der Vergangenheit konnten Referenzcodes zudem lediglich als Barcodes oder 2D-Codes erkannt werden. Berger dazu: „Um für zukünftige Aufgabenstellungen unserer Kunden gerüstet zu sein, ist es allerdings wichtig, eine Lösung für Barcodes, Datamatrixcodes und QR-Codes gleichermaßen vorzuhalten.“ Auch dafür hat Michael Fahr mit der Smartkamera eine passende Lösung gefunden: Bei der LSIS 462i handelt es sich um einen multicodefähigen Highspeed-Reader, der verschiedene Typen von Referenzcodes erkennen kann. Die Prüfung erfolgt während der Bewegung der Verpackungen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4m/s. Aufgrund der hohen Hygienebestimmungen wurde der LSIS 462i in der Beutelverpackungsmaschine zusätzlich in ein Edelstahlschutzgehäuse mit hoher IP-Schutzart eingebaut, was sein Detektionsvermögen aber nicht beeinträchtigt.
Prüfung von Mindesthaltbarkeitsdaten
Eine weitere Herausforderung in dieser Applikation stellte die Prüfung der Lesbarkeit der Mindesthaltbarkeitsdauer-Beschriftungen (MHD) dar. Waren die MHD-Codes in der Vergangenheit qualitativ schlecht aufgedruckt, die Daten durch Fehlprägungen in der Verpackungstechnik unleserlich oder der Aufdruck fehlte sogar gänzlich, dann konnten die Beutel in dieser Highspeed-Anwendung nur mit deutlich teureren Systemen erkannt werden. Die Smart-Kamera-Technologie hingegen bewertet die MHD-Beschriftungen an jedem einzelnen Beutel anhand mehrerer Qualitätsmerkmale – sowohl im Stillstand als auch in der Bewegung von bis zu 4m/s. Ein zweiter LSIS 462i detektiert auf die gleiche Weise die Qualität eines jeden Codes und nimmt zudem einen Referenzcode-Vergleich vor, sodass die Verpackung auch wirklich das beinhaltet, was sie verspricht.
„Eine gute Lesbarkeit der MHDs ist nicht zuletzt auch durch die im LSIS 462i integrierte homogene Beleuchtung gegeben“, fügt Michael Fahr hinzu. Durch ihre eingebauten starken RGB-LEDs ist die kamerabasierte Visualisierungsoptik besonders fremdlichtunabhängig und individuell auf jedes Verpackungsdesign anpassbar. Darüber hinaus kann ihr Fokus automatisch motorisch umgeschaltet werden. Es bedarf somit keines mechanischen Eingriffs oder gar Öffnens der Kamera durch einen Mitarbeiter. Änderungen der Verpackungseigenschaften können somit bequem hinterlegt und mit der Maschinenrezeptur vom Bediener aufgerufen werden.
Eine rundum überzeugende Gesamtlösung
Die in dieser Applikation eingesetzte stationäre Smartkamera LSIS 462i von Leuze Electronic vereint jahrzehntelanges Know-how aus dem Bereich der 1D-Codelesung mit innovativer Smart-Kamera-Technologie. Sie liest Barcodes, 1D- sowie 2D-Codes zuverlässig, sowohl gedruckt als auch direkt markiert. Gleichzeitig erkennt sie auch Mindesthaltbarkeitsdaten. Des Weiteren kann die Messtechnologie im Bauch der Smartkamera im Prozess Messergebnisse mit einfließen lassen oder für die Formatumstellung eine Verstellhilfe geben, sodass die Position der Druckmarke schneller gefunden werden kann. Damit werden drei Aufgabenstellungen mit einer einzigen Kameravariante erfüllt. Dies stellt im Vergleich zur OCR-Lesung für High Speed-Anwendungen eine wirtschaftliche und kostengünstige Lösung dar. Außerdem kann auch der Kontrastsensor KRTM 20 aufgrund seiner Speicherfunktion bis zu 128 Kontrastwerte zeitgleich speichern. So sind schnelle Produktwechsel und damit ein hoher Durchsatz auch im Bereich der Druckmarkenregelung möglich.
Durch ihre integrierten homogenen und besonders fremdlichtunabhängigen LEDs ist die LSIS 462i flexibel auf unterschiedliche Verpackungsdesigns anpassbar. Zudem lässt sie sich mittels reproduzierbarer, mechanischer Befestigung – konstruiert von SN Maschinenbau – einfach integrieren. Referenzcodevorgabe und Programmwechsel erfolgen direkt von der Steuerung, ohne dass ein manueller Eingriff notwendig ist. Ein mechanischer Eingriff oder gar ein Öffnen der Kamera ist auch dann nicht notwendig, wenn der Fokus umgestellt werden muss. Ein integriertes Display macht die Diagnose für die Inbetriebnahme und Justage im Betrieb direkt am Gerät möglich und auch die Software ist direkt in der Smart Kamera enthalten. Die Konfiguration erfolgt direkt über Webconfig, sodass keine separate Parametriersoftware notwendig ist. Dieses web-basierte, vom Betriebssystem unabhängige Softwaretool kann die Inbetriebnahme enorm erleichtern und dabei helfen, Kosten zu reduzieren. ik
Details zu den Bildverarbeitungssystemen bei Leuze Electronic:
