Mit Smart Kameras Deckellagen an PET-Flaschen erkennen

  • Die Deckelschrägsitz-Kontrolle bei der Getränkeabfüllung ist eine hoch anspruchsvolle Aufgabe.

  • Bernhard Voigt bei der Installation seiner pfiffigen Deckelschrägsitz-Kontrolle bei Aqua Römer.

  • Mit gegenüber liegender Durchlichtquelle schafft die Smart Kamera LSIS 412i von Leuze electronic bei Aqua Römer eine Erkennungsleistung von 99,8 %.

  • Mit gegenüber liegender Durchlichtquelle schafft die Smart Kamera LSIS 412i von Leuze electronic bei Aqua Römer eine Erkennungsleistung von 99,8 %.

  • Auswertung NOK, Bewertung Deckelabstand links rechts

  • Auswertung OK, Nachführung in Transportrichtung mit Bildlaufleiste

Pfiffige Deckelschrägsitz-Kontrolle an PET-Flaschen

Kostengünstige Smart Kamera von Leuze electronic sorgt für Prozesssicherheit bei der Erkennung der Deckellage

Die Verschlussdeckel-Kontrolle in der Getränkeabfüllung ist eine hoch anspruchsvolle Aufgabe, für die üblicherweise recht aufwändige Inspektionssysteme eingesetzt werden. Voigt Technology hat für Aqua Römer ein neues innovatives Konzept auf Basis einer Smart Kamera LSIS 412i von Leuze electronic entwickelt. Es zeichnet sich durch deutlich geringeren Invest und einfache Handhabung aus. Außerdem ist die Erkennungsleistung bravourös.

„Das Aufbringen von Kunststoff-Schraubverschlüssen auf PET-Flaschen bei der Getränkeabfüllung ist mit einigen Widrigkeiten verbunden, welche auch die nachfolgende Lagekontrolle der Schraubdeckel auf Vorhandensein und exakten Sitz zu einer anspruchsvollen Aufgabe machen“, erzählt Bernhard Voigt. Mit seiner jahrzehntelangen Berufserfahrung als Servicetechniker ist er in der Getränkeindustrie ein weltweit gefragter Fachmann.

Die Voigt Technology e. K. berät in allen Bereichen der Qualitätskontrolle, übernimmt Serviceleistungen und entwickelt Lösungen für spezielle Anforderungen. Eines der jüngsten Projekte ist ein innovatives, völlig neues Konzept zur Schraubdeckel-Kontrolle an PET-Flaschen auf Basis einer Smart Kamera LSIS 412i von Leuze electronic.

Hohe Anforderungen in der Getränkeindustrie

Grob umrissen nennt Voigt als Hauptursachen für die besonderen Ansprüche einer solchen Lösung die Flaschentoleranzen und Umgebungsbedingungen, einhergehend mit den hier üblichen hohen Prozessgeschwindigkeiten. PET-Flaschen weisen, vor allem nach mehrmaligem Waschen, in der Höhe erhebliche Toleranzen auf, die durchaus mehrere Millimeter betragen können. Hinzu kommt, dass die Schrumpfungen durch die thermischen Belastungen in den Waschanlagen nicht unbedingt symmetrisch sind. D. h., es können bereits hieraus Schrägstellungen am Flaschenhals oder der gesamten Flasche in gewissem Umfang entstehen.

Außerdem trägt das Füllgut, wie etwa bei Mineralwasser mit mehr oder weniger Druck, zu Höhen- und Breiten-Toleranzen der PET-Flaschen bei. Aus dem Umfeld sind es beispielsweise Spritzbelastungen, sprich Flüssigkeitstropfen außen an den Flaschen, die das Erkennen von Konturen erschweren. Anlagentechnisch bedingt, tragen die hohen Geschwindigkeiten und mechanischen Gegebenheiten an Fördereinrichtungen – von Bandunebenheiten bis zur Einstellung der Führungsleisten – dazu bei, dass die Flaschen, während sie ein Erkennungssystem passieren, nicht optimal ausgerichtet sind. Trotz exakter und sehr schneller Triggerung wackeln, sprich, die Flaschen wandern in den Aufnahmen. Bei einem Durchsatz von 30.000 bis 40.000 Flaschen pro Stunde wird die Tragweite dieser Widrigkeiten deutlich.

In der Regel werden für solche Aufgaben recht aufwändige Systeme eingesetzt, die mit unterschiedlichen Erkennungstechnologien arbeiten (Röntgenstrahlen, Ultraschall oder Bildverarbeitungssysteme). Auch Aqua Römer, einer der größten Abfüllbetriebe für Mineralwasser in Baden-Württemberg, hat mehrere dieser Inspektionssysteme im Einsatz. Vor diesem Hintergrund wurde Bernhard Voigt beauftragt, eine kostengünstigere und einfacher handhabbare Alternative zu finden. Hauptziel war gleichzeitig, die Erkennungsqualität zu verbessern, um die durch Überbestimmung entstehende Pseudo-Ausschussrate zu reduzieren.

Alles an Bord

Seine Lösung basiert auf einer Smart Kamera LSIS 412i von Leuze electronic, die er mit einer applikationsspezifisch gestalteten Durchlichtquelle einsetzt. „Ein großer Vorteil von LSIS 412i ist, dass sie alle notwendigen Komponenten von der Bildverarbeitung über Datenspeicher und Display bis zu den Schnittstellen in einem Gerät vereint“, erklärt Voigt, der sich besonders darüber freut, dass keine zusätzlichen Anschalteinheiten erforderlich sind. Auch die industriell robuste Ausführung mit Metallgehäuse und die in diesem Fall gewählte Ausstattung mit kratzfestem Schutzglas kommen den Anforderungen in der Getränkeabfüllung nach Schutzart IP67 entgegen.

LSIS 412i löst mit ihrer pixelgenauen Bildauswertung die Anwesenheitsprüfung und Deckelschrägsitz-Kontrolle bravourös. Mit Hilfe der so genannten BLOB (Binary Large OBjekt) Analyse ist es gelungen, in besonders pfiffiger Weise auf die Toleranzgegebenheiten der PET-Flaschen zu reagieren und gleichzeitig auch noch schräg sitzende Deckel in jeglicher Richtung, also 360° um den Flaschenhals, mit nur einer Kamera zu erkennen.

Mit nachgeführten Prüfbereichen

BLOBs sind zusammenhängende Bereiche von Bildpunkten (Pixel), deren Lichtintensitäten zwischen definierten Grenzen liegen. Durch Eingrenzen von BLOB-Merkmalen wie Länge, Breite, Höhe, Fläche, Formfaktor oder Umfang können einzelne Objekte oder Objektgruppen anhand ihrer geometrischen Merkmale sicher erkannt und unterschieden werden – auch dann noch, wenn andere Verfahren bereits fehlerhafte Ergebnisse liefern.

„Die hohe Prozesssicherheit bei der Deckelschrägsitz-Kontrolle basiert im Wesentlichen auch auf der Möglichkeit zur Nachführung von Prüfbereichen“, ergänzt Voigt. Mit extra angelegten Prüffeldern wird jeweils der Flaschendeckel horizontal und vertikal „gesucht“, um dann die eigentlichen Prüffelder entsprechend nachzuführen. Damit werden Lageverschiebungen sowie Höhentoleranzen für die Kontrolle faktisch kompensiert. Zur Prüfung selbst wird schlussendlich der Tragring am Halsbereich als Referenz verwendet. Die beidseitigen Abstände vom Tragring zum Sprengring unter dem Deckel sowie Höhen- und Breiteninformationen des Deckels geben Aufschluss über dessen korrekten Sitz.

Smart Kamera Lösung im Detail

Die von Voigt Technology kreierte Lösung besteht im Wesentlichen aus der Smart Kamera LSIS 412i, die anstelle der eigenen Beleuchtung mit einer gegenüber liegenden Durchlichtquelle ausgestattet ist. Eine zusätzliche Rechnereinheit sowie eine separat zu installierende Parametriersoftware sind nicht notwendig. Ein Programmspeicher und die Bildauswertung sind in der Kamera LSIS 412i bereits integriert.

Die Parametrierung erfolgt mittels webConfig Parametrieroberfläche direkt über Webbrowser. Eine Service-Ethernetschnittstelle ermöglicht zur Inbetriebnahme den schnellen und einfachen Zugang zum Gerät via Laptop. Die bereits vorhandenen Prozess-Schnittstellen, Ethernet, RS 232 und acht frei konfigurierbare digitale I/O-Ports sorgen für geringe Integrationskosten.

Zur Triggerung wird eine Reflexions-Lichtschranke mit Polarisationsfilter (PRK), ebenfalls von Leuze electronic, verwendet. Sie ermöglicht die sichere Erfassung transparenter Medien und passt mit ihrem Zink-Druckgussgehäuse und der Glasabdeckung in die anspruchsvolle Umgebung. Mit einer Schaltfrequenz von 1000 Hz und einer Ansprechzeit von 0,5 ms ist sie ideal zur Triggerung der Mineralwasserflaschen geeignet. Über ein LSIS 412i Ausgangsignal wird die nachfolgende Ausschleusung direkt angesteuert.

„Insgesamt ist die neue Deckelschrägsitz-Kontrolle erheblich kostengünstiger und einfacher in der Handhabung als herkömmliche Lösungen. Sie erfordert auch beim Anwender keine Einstellungen oder nennenswerten Wartungsaufwand. Außerdem liegt die Erkennungsrate bei stolzen 99,8 %“, resümiert Voigt.

Verwendete Produkte

  • Branche/Bereich

    Verpackungstechnik (Abfüllanlagen)

  • Aufgabenstellung

    Lageerkennung, Qualitätskontrolle

  • Applikation

    Mit Smart Kameras Deckellagen an PET-Flaschen erkennen

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