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Elektronisches Auge

Intelligente Kameras ermöglichen eine automatisierte Kontrolle von gefüllten Pralinenschachteln
Elektronisches Auge

Schokolade aus der Schweiz zählt für Süßwarenfans zu den absoluten Delikatessen. Ein Bildverarbeitungssystem auf Basis der intelligenten Kamera DVT 542C überprüft bei einem führenden Schweizer Pralinenhersteller, ob die Pralinenschachteln mit den korrekten Pralinen bestückt sind.

Wie kommen die vielen verschiedenen Pralinen immer so schön, präzise und vollständig in den Blister der Pralinenschachtel? Richtig, früher durch Handarbeit und heute durch Roboter am Fließband. Sie bestücken unermüdlich und mit großer Präzision. Doch auch Roboter sind nicht unfehlbar, und speziell bei der Bestückung von Pralinenblistern sind die Anforderungen aufgrund der vielfach verschiedenen Formen und Verpackungen sehr hoch. Der Robotergreifer muss eine gegebene Anzahl von Pralinen sauber ausgerichtet an die dafür vorgesehenen Stellen legen.

Damit eine richtig abgefüllte Pralinenschachtel mit einer Sicherheit von 99,99 % zum Kunden gelangt, muss im Produktionsablauf eine 100%ige Qualitätskontrolle gewährleistet sein. Es muss sicher gestellt sein, dass die Blister auf Vollständigkeit, richtige Platzierung und auf Beschädigung der einzelnen Pralinen kontrolliert werden.
Diese Anforderungen bedeuteten früher eine stark ermüdende Arbeit für die Augen des Kontrollpersonals. Heute wird diese Aufgabe in der Produktion eines führenden Schweizer Schokoladenherstellers von modernen, einfach zu implementierenden Visionsystemen von DVT gelöst. Diese intelligenten Kameras unterscheiden sich wesentlich von konventionellen Bildverarbeitungssystemen, denn sie arbeiten autark, d. h. ohne PC oder Bilderfassungskarte. Sie verfügen über integrierte Schnittstellen wie Ethernet TCP/IP oder RS485, ermöglichen eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und sind monochrom oder in Farbe sowie in hochauflösenden Versionen erhältlich.
56 Pralinen korrekt in der Packung
Wer die automatisierte Qualitätskontrolle von Pralinenschachteln für eine triviale Anwendung hält, der irrt gewaltig: Die Produkte sind außerordentlich vielfältig in Bezug auf Form, Farbgebung und Oberflächen. So werden bei diesem Hersteller Pralinen aus weißer, brauner und schwarzer Schokolade produziert, die glatte, glänzende oder raue Oberflächen aufweisen, teilweise mit Walnüssen, Haselnüssen oder Pistazienkernen dekoriert sind und sogar zum Teil noch einzeln verpackt in gold- oder silberfarbenem Stanniolpapier in den Blister eingesetzt werden.
Die Formnester für die Pralinen selbst existieren bei diesem Hersteller in derzeit 19 verschiedenen Varianten, die zudem in den vier Grundfarben Weiß, Braun, Gold oder Silber verwendet werden. Diesen Anforderungen stellte sich der Exklusiv-Vertriebspartner von DVT in der Schweiz, das in Dübendorf ansässige Unternehmen Omni Ray, in enger Zusammenarbeit mit dem Roboter-Integrator Elwitec aus Wetzikon. „Unsere Kunden wünschen oft eine Verbindung von Vision- und Handling-Prozess in Form einer Gesamtlösung“, erläutert Andreas Eberle, Produktmanager Vision-Systeme bei Omni Ray. „Dies war auch bei dieser Applikation der Fall, bei der wir gemeinsam mit der Elwitec eine leistungsfähige und kostenoptimierte Anlage zur Kontrolle und Weiterverarbeitung der Pralinen realisiert haben.“
Ergebnis in wenigen Millisekunden
Kernstück der Kontrollstation ist ein Smart-Image-Sensor 542C der Standard-Farbvariante aus der Serie 500 von DVT. „Die von den Robotern gefüllten Blister werden über ein Transportband zur Kontrollstation mit der integrierten DVT-Kamera geführt“, beschreibt Eberle den Materialfluss. „Sobald der einzelne Blister dort im vollen Blickfeld der Kamera ist, wird ein Bild aufgenommen und direkt, innerhalb von wenigen Millisekunden, in der Kamera verarbeitet. Somit geht keine wertvolle Zeit für die Datenübertragung verloren.“
Die Auswertung erfolgt mit Hilfe der DVT-Software FrameWork, die über nützliche Bildverarbeitungsalgorithmen wie Blob-Analyse, Objekterkennung, Farb-Bildverarbeitung und viele weitere Werkzeuge verfügt. Die erforderlichen Funktionen können auf einfache Weise ausgewählt werden und ermöglichen eine sehr effiziente Parametrierung des gesamten Systems.
Erkannt und ausgewertet wird im aufgenommenen Bild jede einzelne der hier 56 Pralinen. Nur wenn sich alle Pralinen am richtigen Ort auf dem Blister befinden und nicht beschädigt sind, gibt die Kamera ein OK-Signal via Digital-I/O an die angeschlossene SPS weiter. Nach Verlassen der Kontrollstation gelangt der Blister zur Endverpackung und Palettierung.
100%ige Qualitätskontrolle realisiert
Fehlt auf einem Blister eine Praline, so erkennt das Visionsystem dies sofort und meldet den Fehler an die Steuerung. Der fehlerhafte Blister wird dann automatisch auf einen so genannten Reparaturplatz geschoben, wo flinke Hände die Packung manuell ergänzen. Der so komplettierte Blister passiert die Kontrollstation anschließend nochmals, wodurch eine 100%ige Qualitätskontrolle gewährleistet ist. Um das Kamerasystem auf die möglichen Bestückungsvarianten vorzubereiten, wurde die DVT 542C mit 19 individuellen Prüfprogrammen ausgestattet. Je nach Art der Pralinenschachtel wird über einen Software-Befehl das richtige Prüfprogramm angewählt und die Kontrolle durchgeführt. Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Sensor-Hersteller DVT, Roboter-Integrator Elwitec und Komponentenhaus Omni Ray AG sorgt somit in der beschriebenen Applikation dafür, dass Pralinenfreunde in jeder Packung genau das vorfinden, was sie erwarten.
Anwendungsmöglichkeiten in allen Branchen
Diese Applikation ist jedoch lediglich ein Beispiel dafür, welche Anwendungen mit intelligenten Kameras gelöst werden können. Weitere Möglichkeiten finden sich in nahezu jeder Branche der produzierenden Industrie. Der Vertriebspartner von DVT in Deutschland, Stemmer Imaging mit Sitz in Puchheim, hat in den vergangenen Jahren bereits vielfältige Erfahrungen gesammelt.
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