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Hochleistungs-Sensortechnologie für die High-Speed-Qualitätsprüfung

Hochleistungs-Kameratechnologie

Ob Saucen, Snacks oder Fertiggerichte abgefüllt und verpackt werden müssen, in den Verpackungssystemen und der Lebensmittelindustrie kommt es auf hohen Durchsatz und schnelle Formatwechsel an - und das auf höchstem Qualitäts- und Hygienestandard. Zu diesem Zweck müssen die eingesetzten Sensoren vor allem eines leisten können: hohe Ansprüche an Leistung, Flexibilität und Hygiene gleichzeitig zu erfüllen.

Dazu haben die Verpackungsmaschinen-Experten von SN Maschinenbau das gesamte Konzept eines Beutelsystems bei namhaften Unternehmen der Lebensmittelindustrie neu durchdacht, sich innovativ mit diesem Thema auseinandergesetzt und sich für die Überprüfung von Codes und die Smart-Camera-Technologie von Leuze electronic entschieden Ablaufdaten.

Drei Aufgaben, eine Visualisierung

Bei der Entwicklung der neuen Form-, Füll- und Verschließmaschine FMH 80 haben die Konstrukteure von SN Maschinenbau mit einem einzigen Kamerasystem eine Komplettlösung für verschiedene Aufgaben gefunden. Sie hinterfragten bestehende Prozesse und Prinzipien und suchten nach neuen, kreativen und flexiblen Lösungen.

Ziel war es, einerseits die Überwachung des Verfallsdatums ökonomisch zu gestalten und andererseits Referenzcodes zu identifizieren. Mit der letzteren Funktion kann sogar automatisch umgeschaltet werden, wenn Produkte gewechselt werden.

Eine dritte Anwendung mit derselben Kamera misst die Position der Druckmarke auf der Verpackung mit der Ausgabe einer Stellgröße [mm] an einen Servoantrieb und stellt dabei die Siegelstationen der vertikalen Siegelnähte ein. Dadurch werden die Druckschwankungen auf der Verpackung automatisch korrigiert.

Das Ergebnis ist beeindruckend:

"Daraus entstand ein innovatives Designkonzept, das die Basis für eine neue Generation von Sackverpackungsmaschinen schafft"

freut sich Thomas Berger, Leiter Elektroentwicklung SN Maschinenbau. Mit dem neuen Maschinenkonzept wurde ein offenes, hygienisches Maschinendesign mit reduzierten Bauteilgrößen realisiert, das versteckte Stellen und Kanten ausschließt und somit eine sehr einfache Reinigung ermöglicht.

Gleichzeitig konnten erhöhte Kundenanforderungen in Bezug auf Hygiene und Allergieeindämmung adressiert werden. Jedes einzelne Element - vom Sicherheitskonzept bis zur Visualisierung - wurde auf den Prüfstand gestellt und neu konzipiert.

Visualisierung und Überprüfung von Referenzcodes

"Die erste Aufgabe war die Überprüfung der Referenzcodes"

erklärt Michael Fahr, seit vielen Jahren Vertriebsspezialist bei Leuze electronic. Die in die Maschine programmierten Produkte und Rezepte werden direkt über die Steuerung ohne manuellen Eingriff des Personals geändert.

"Außerdem muss jedes Mal eine Qualitätskontrolle zur Überprüfung der richtigen Inhalte in der richtigen Verpackung durchgeführt werden", ergänzt Fahr. Zu diesem Zweck wird eine Visualisierungsoptik benötigt, die die Referenzcodes liest und gleichzeitig abgleicht. Sonst könnten die Kunden eine Carbonara-Sauce in der Verpackung bekommen, die ein Bild ihrer Lieblings-Bolognese zeigt! Dies ist nicht mehr nur etwas, das Ärger verursachen könnte.

Heutzutage kann es mit zunehmenden ernsten allergischen Reaktionen potenziell tödlich sein. Das neu eingeführte Visualisierungssystem mit dem LSIS 462i ist eine kamerabasierte Technologie. Dies wird zu einer absoluten High-End-Lösung in Kombination mit dem eingesetzten Kontrastsensor KRTM20, der unterschiedliche Kontrastwerte von Druckmarken auf der Verpackung speichern kann, auf die direkt von der Steuerung zugegriffen werden kann. "Eine solche bequeme und zugleich wirtschaftliche Lösung war mir lange in Erinnerung geblieben. Aber bis jetzt hatte ich noch keinen Weg gefunden, dies zu verwirklichen. "

sagt Thomas Berger.

Er ist sichtlich erfreut über dieses High-End-Modell. In der Vergangenheit konnten entweder Referenzcodes, die in Form eines Barcodes dargestellt wurden, oder 2D-Codes erkannt werden. "Um auf die zukünftigen Aufgaben unserer Kunden vorbereitet zu sein, ist es wichtig, gleichzeitig eine Lösung für Barcodes, Datamatrix-Codes und QR-Codes zu haben" weist Berger darauf hin.

Auch für dieses Problem hatte Michael Fahr mit der Smart-Kamera die passende Lösung, denn der LSIS 462i ist ein Multi-Code-fähiger Hochgeschwindigkeitsleser, der verschiedene Arten von Referenzcodes erkennen kann. Die Überprüfung findet statt, während sich die Verpackung mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4 m / s bewegt.

Aufgrund der strengen Hygienebedingungen in der Lebensmittelindustrie wurde der LSIS 462i in die neue Beutelverpackungsmaschine auch in einem Schutzgehäuse aus Edelstahl mit hoher Schutzart IP integriert, das seine Erkennungsfähigkeit in keiner Weise beeinträchtigt.

Überprüfen der Ablaufdaten

Eine weitere Herausforderung in dieser Anwendung besteht darin, die Lesbarkeit der Ablaufdatumsschilder zu überprüfen. Wenn in der Vergangenheit Verfallsdatumscodes in schlechter Qualität gedruckt wurden, die Daten aufgrund von Fehldrucken im Verpackungssystem unleserlich waren oder der Druck komplett fehlte, wären solche Beutel in dieser Hochgeschwindigkeitsanwendung nur mit sehr teuren Systemen detektierbar .

Im Gegensatz dazu wertet die neue Smart-Kamera-Technologie die Verfallsdatumsbezeichnungen an jedem einzelnen Beutel anhand mehrerer Qualitätsmerkmale aus - sowohl im Stillstand als auch bei Bewegungen bis zu 4 m / s. Ein zweites LSIS 462i erkennt auf die gleiche Weise die Qualität jedes Codes und führt auch einen Referenzcodevergleich durch, so dass die Verpackung tatsächlich das enthält, was sie verkündet.

"Die klare Lesbarkeit der Ablaufdaten ist nicht zuletzt auf die homogene Beleuchtung im LSIS 462i zurückzuführen",

fügt Michael Fahr hinzu. Die neuen kamerabasierten Visualisierungsoptiken sind aufgrund ihrer integrierten, starken RGB-LEDs von Umgebungslicht weitgehend unabhängig und können an jedes erdenkliche Verpackungsdesign angepasst werden. Der Fokus kann auch automatisch motorisch verändert werden. Es erfordert keinen mechanischen Eingriff oder gar das Öffnen der Kamera durch einen Mitarbeiter. Änderungen an Verpackungseigenschaften können bequem in Rezepten gespeichert und vom Benutzer mit dem Maschinenrezept abgerufen werden.

Beeindruckend rundum - Eine Komplettlösung

Jan Kronenberg und Thomas Berger sind sich einig, dass die Komplettlösung auf jeder Ebene überzeugt: Das stationäre LSIS 462i von Leuze electronic verbindet in dieser Anwendung jahrzehntelanges Know-how aus dem Bereich 1D-Codelesung mit innovativer Smart-Camera-Technologie. Er liest Barcodes, 1D-Codes und 2D-Codes zuverlässig, sowohl gedruckt als auch direkt gekennzeichnet. Gleichzeitig erkennt es Ablaufdaten.

Die Messtechnologie im Kern der Smart-Kamera kann die Ergebnisse von Messungen in den Prozess einbeziehen oder Anpassungshilfe für Formatwechsel bieten, indem die Position der Druckmarke schnell ermittelt wird. Dem Benutzer wird die Richtung der notwendigen Einstellungen angezeigt. Drei Aufgaben werden somit mit nur einem Kameramodell erfüllt. Im Vergleich zum OCR-Lesen stellt dies eine effiziente und kosteneffektive Lösung für Hochgeschwindigkeitsanwendungen dar.

Der Kontrastsensor KRTM20 kann aufgrund seiner Speicherfunktion gleichzeitig bis zu 128-Kontrastwerte speichern. Dies bedeutet schnelle Produktwechsel, somit ist auch ein höherer Durchsatz in Bezug auf die Druckmarkenkontrolle möglich. Dank seiner integrierten, homogenen und stark ambienten Licht-unabhängigen LEDs kann der LSIS 462i flexibel auf unterschiedlichste Verpackungsdesigns eingestellt werden.

Die Smart Kamera lässt sich einfach über einen reproduzierbaren mechanischen Montagewinkel - designed by SN Maschinenbau - integrieren. Referenzcode-Spezifikation und Programmänderungen werden direkt von der Steuerung bereitgestellt, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist.

Ein mechanischer Eingriff oder sogar das Öffnen der Kamera ist ebenfalls nicht erforderlich, wenn der Fokus eingestellt werden muss. Auch dies geschieht vollautomatisch. Ein integriertes Display ermöglicht die Diagnose zur Inbetriebnahme und Ausrichtung während des Betriebs direkt am Gerät. Die Software ist ebenfalls direkt in der Smart Kamera enthalten. Die Konfiguration erfolgt direkt über webConfig, so dass keine separate Konfigurationssoftware benötigt wird.

Dieses webbasierte, vom Betriebssystem unabhängige Software-Tool vereinfacht die Inbetriebnahme enorm und spart Kosten. Eine einfache Qualitätssicherung und Identifikation wird daher durch leistungsfähige Kameratechnik gewährleistet.

Teilnehmende Unternehmen

SN Maschinenbau GmbH, Wipperfürth

Die SN Maschinenbau GmbH, Hersteller von Umform-, Füll- und Verschließmaschinen sowie FS-Rundläufermaschinen, hat eine lange Tradition. Über fünf Jahrzehnte Erfahrung, Unternehmergeist und Innovationskraft haben SN Maschinenbau zu einem Weltmarktführer für die Herstellung und Verarbeitung von Siegelrand- und Konturtaschen gemacht. Die größte Vielfalt und Konsistenz der Produkte wird in der pharmazeutischen, kosmetischen, Lebensmittel- und Tierfutterindustrie hergestellt. Zu ihren Kunden zählen zahlreiche Marktführer der Branche wie Unilever, Dr. Oetker, Kraft, Erasco, Nestlé und Dehner.

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