Flaschenkontrolle mit Vision Sensor

Karlsruhe, 18.09.2014 - Die weltweite Getränkeindustrie ist stetig am wachsen und die Ausgaben für Getränke werden auch weiterhin steigen. 2013 gaben die Menschen auf der Welt insgesamt 3 Billionen EURO für Getränke und verpackte Nahrungsmittel aus.

Die steigende Nachfrage bedingt, dass immer mehr produziert wird. Wobei gleichzeitig auch die Qualitätsansprüche gestiegen sind. Daraus erfolgt, dass Hersteller in entsprechende Maschinen und Anlagen investieren. Das beginnt in der Getränkeindustrie bereits bei der Herstellung der Flaschen und wiederholt sich, wenn aus dem leeren, wieder recycelten Gebinde, eine neue Flasche geworden ist.

"Die automatisierte optische Qualitätsprüfung im Lebensmittelbereich ist nicht aufzuhalten" prophezeit Michael Beising von EVT "Es gibt kaum Grenzen, was alles kontrolliert werden kann."

Die Methoden zum Kontrollieren von Inhalt und Verpackung bei Getränken beispielsweise basieren auf kameragestützen Prüfverfahren wie z.B. auf Vision Sensoren.

Was sind Vision Sensoren und wo werden sie eingesetzt?

Viele Hersteller verwenden diesen Begriff um ein Bildverarbeitungsprodukt zu beschreiben, das andere Arten von Sensoren ersetzen kann. Typische Einsatzgebiete von Vision Sensoren sind schon lange nicht mehr nur das Lesen von Codes, sondern auch Anwesenheits-, Vollständigkeits- und Positionskontrolle in der Produktion. Aber auch das ist dabei sich zu ändern, indem dem Vision Sensoren mehr Flexibilität zum Einsatz auf anderen Gebieten hinzugefügt wird, was wiederum eine preisgünstigere Lösung als die Smart Camera bietet.

Ein entscheidendes Merkmale von Vision Sensoren im Vergleich zu Smart Cameras ist, dass keine oder nur wenig Programmierkenntnisse erforderlich sind. Viele Hersteller bieten daher reduzierte Konfiguration durch drag-and-drop Programmierung oder aber es werden anwendungsspezifische Sensormodelle geboten von denen sich der Anwender den Vision Sensor aussucht der am meisten die Bildverarbeitungsanforderungen abdeckt. Interessant sind hier gerade Aufgaben, für die ein konventionelles Vision System überqualifiziert ist und damit zu teuer ist.

Sowohl Vision Sensoren als auch Smart Cameras sind Bildverarbeitungssysteme, deren Aufgabe nicht nur darin besteht Bilder aufzunehmen und weiterzuleiten, sondern vielmehr das Bild zu interpretieren und eine Reaktion auszulösen.

Grundsätzlich haben bildverarbeitende Systeme den gleichen typischen Aufbau. Alle besitzen eine Kamera, Optik, Beleuchtung, eine Software zur Bildverarbeitung und Ergebnisverwaltung sowie eine Anzeigeeinheit.

Wenn man aber speziell Smart Cameras und Vision Sensoren vergleicht, unterscheiden sie sich im Großen und Ganzen lediglich vom Funktionsumfang.

So zum Beispiel bietet eine Smart Camera eine Kombination verschiedener Prüfmöglichkeiten, auf die sie über den Flashspeicher zugreifen kann.

Wohingegen sich sagen lässt, dass Vision Sensoren auf bestimmte Applikationen spezialisiert sind. Diese Applikationen werden per Software eingespeichert. Dazu gehören z.B. einfache Farbunterscheidungen, Teileunterscheidungen, Lageerkennung und Pixelzählen.

Vision Sensoren sind keineswegs nur mehr noch auf eine Prüfaufgabe reduziert. Viele Sensoren sind bereits in der Lage mehrere Prüfaufgaben gleichzeitig durchzuführen. Hierbei ist die Besonderheit nicht nur die Vielzahl der gleichzeitig durchführbaren Merkmalsprüfungen, sondern auch deren Unterschiedlichkeit.

Bei der Produktion von Getränkeflaschen wären es die Prüfungen der Verschlusskappe, des Füllstands, des Etiketts, sowie die Unversehrtheit der Flaschen durch Risse, Kratzer oder Absplitterungen.

Einsatz von Vision Sensoren in der Flaschen- und Getränkeindustrie

Der Einsatz von Vision Sensoren ist in der Flaschen- und Getränkeproduktion sehr vielfältig, sei es Leergut-, Etiketten-, Füllstands- oder Verschlusskontrolle.

Etwa werden bei der automatisierten Leergutrücknahme von Getränkeflaschen, beschädigte und sortenfremde Flaschen identifiziert. Dies kann durch die Erkennung der Flasche an mehreren Merkmalen, wie z.B. Flaschenhöhe, -durchmesser, -farbe oder Etikettierung erfolgen. Flaschen die nicht dem richtigen Typ entsprechen oder beschädigte sind, werden ausgeschleust. Eine frühzeitige Identifikation der Flaschen auf den richtigen Typ kann bereits im Leergutkasten durchgeführt werden. In manchen Fällen sogar durch die am Flaschenboden eingepressten Nummer. Mit einem Vision Sensor speziell zum Lesen von Klarschrift bzw. OCR/OCV kann die Flasche anhand dieser Nummer identifiziert werden.

Ein Vision Sensor kann beispielsweise auch verwendet werden, wenn es darum geht zu kontrollieren ob die Verschlusskappe auf Flaschen-Schraubverschlüssen schief sitzt.

Die Deckelschrägsitz-Kontrolle lässt nur einwandfrei auf das Flaschengewinde geschraubte Verschlüsse durch. Darüber hinaus können die Deckelanwesenheit, das Vorhandensein des Sicherungsringes sowie die Kontrolle der Deckelhöhe eruiert werden.

Auch der Füllstand kann bereits, je nach Anwendungsfall, durch Vision Sensoren geprüft werden. Die der Getränkeabfüllanlage wird ein Bild vom Flaschenhals aufgenommen und die Flüssigkeitskante gemessen. Und ein weiterer Sensor könnte z.B. auch vorher schon kontrollieren, ob der Flaschenhals Risse oder Absplitterungen aufweist.

Eine weitere Prüfaufgabe bei der Produktion von Getränkeflaschen ist die Etikettenkontrolle. Diese erfordert durchaus eine gewissen Flexibilität, da sich die Etiketten nicht nur aufgrund von unterschiedlichen Getränkesorten und Verpackungsarten unterscheiden sondern auch durch Länder- und Sprachvielfalt, sowie den verschiedenen Flaschengrößen. Die Überprüfung erfolgt unter Einsatz eines Vision Sensors, bei Flaschen jeglicher Sorte, unabhängig von der Art und Position des Etiketts im freien Durchlauf auf dem Förderband.

Speziell für die Flaschen- und Getränkeindustrie

Zur Kontrolle von Getränkeflaschen hat sich EVT den Vision Sensor EyeSens Bottle Inspect einfallen lassen.

Er besitzt vorgefertigte Programme und mit ihm kann geprüft werden, ob die Verschlusskappe bei Getränkeflaschen anwesend und korrekt verschlossen ist oder ob die Kappe fehlt oder schief sitzt. Diese Prüfung kann auch speziell für Flaschen mit Korken wie z.B. Weinflaschen konfiguriert werden.

Zusätzlich kann nicht nur die Position des Etiketts kontrolliert werden, sondern auch festgestellt werden, ob die Flaschen alle das Etikett des gleichen Typs besitzen.

Mit dem dazugehörigen Webinterface, können die Prüfprogramme mittels intuitiv selbst-erklärenden Befehlsicons am konkreten Objekt eingelernt werden - ganz ohne Programmierkenntnisse. Der Anwender muss dabei keine aufwendige Software installieren, sondern einfach die IP-Adresse der Kamera in den Browser eingeben. Schon öffnet sich die Benutzeroberfläche im Webbrowser und der Vision Sensor ist einsatzbereit. Das Livebild ist im Display-Fenster zu sehen und je nach Aufgabenstellung können mit den Icons die Taster am Objekt konfiguriert werden.

Einfache Parametrierung

Zur Beurteilung von qualitativen Merkmalen durch ein industrielles Bildverarbeitungssystem ist es natürlich nötig vorher gut und schlecht, groß und klein, richtig oder falsch usw. durch entsprechende Parameter zu hinterlegen. Für die Parametrierung eines Vision Sensors werden oftmals keinerlei Programmierkenntnisse oder langwierige Schulungen benötigt. Bei einer Prüfung von Objekten, erfolgt die Parametrierung nur durch einen Einlern-Vorgang. Nach einmaligem Einlernen an einem Muster-Bauteil kann die Prüfung autonom, ohne einen PC erfolgen.

Abschließend lässt sich wohl sagen, dass die Einsatzgebiete von Vision Sensoren stetig wachsen und die Grenzen zur Smart Camera am verschwimmen sind. Besonders bei der Getränkeindustrie sind Vision Sensoren am Vormarsch, da sie immer mehr Flexibilität aufweisen und zudem eine kostengünstige Bildverarbeitungslösung bieten.

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