Kamera spart Umrüstaufwand

Apollinaris ist heute eine Marke von The Coca-Cola Company und eine der renomiertesten Mineralwassermarken in Deutschland. Die Produktpalette reicht von der klassischen, kohlesäurehaltigen Variante Apollinaris Classic bis zu Apollinaris Big Apple, Lemon und Active+. Die Hallen im Ahrtal, in denen 1860 das Tiefenquellwasser Apollinaris erstmals in Tonkrüge abgefüllt wurde, sind heute geprägt durch vollautomatische Abläufe mit außerordentlich hohen Geschwindigkeiten und strengen Qualitätskontrollen. Dabei wird die „Queen of Tablewaters“ auf ihrem Weg aus den 200 Meter tiefen Quellen der Vulkaneifel bis in die Flasche von vielfältigsten Kontrollen begleitet. Hierzu gehört auch die zum Schluss der Abfüllung erfolgende Etikettenkontrolle, denn schließlich darf kein Etikett fehlen, das den feinperligen Trinkgenuss ausloben soll.

In den diversen Abfüllanlagen wurden diese Kontrollschritte, dem gängigen Verfahren entsprechend, mit Lichttastern realisiert. „Mit zunehmender Produktvielfalt zeigten sich jedoch die Grenzen dieser Methode“, wie Wolfgang Speck von der Instandhaltung bei Apollinaris erklärt. Zu seinen Aufgaben gehört die Optimierung von Produktionsanlagen, also auch die Realisierung von Möglichkeiten zur Einsparung von Rüstzeiten – einer im Bereich der Etikettenkontrolle aufgrund der steigenden Produktvielfalt immer drängenderen Angelegenheit. Wolfgang Speck verdeutlicht die Situation anhand von dicken Musterordnern mit sogenannten Bauch-, Rücken- und Hals-Etiketten: „Die Etikettenvarianten multiplizieren sich über die Getränkesorten und Verpackungsarten, sprich Glas- und PET-Flaschen, dann zusätzlich über die unterschiedlichen Flaschengrößen und letztlich noch über die Länder- bzw. Sprachvielfalt zu einer enormen Varianz.“ Füllt beispielsweise eine Abfüllanlage 30 000 Flaschen pro Stunde ab, so wird ein täglich mehrmaliger Sortenwechsel, bedingt durch den Produktionsausfall, zum immensen Kostenfaktor – schon allein durch den Zeitaufwand für die Einstellung der Lichttaster. „Hinzu kommt“, wie Werkstattleiter Bernd Schneider ergänzt, „dass die Einstellung der Lichttaster für bestimmte Arten von Etiketten sehr schwierig war und eine Detektion teilweise überhaupt nicht mehr möglich.“

Die Lösung für eine effiziente und zuverlässige Etikettenkontrolle realisierte Apollinaris mit der leistungsstarken Kameratechnologie von Leuze electronic, genauer gesagt: mit der Smart Kamera LSIS412i. Geliefert wurden die Kameras von der Seli Automatisierungstechnik, Neuenkirchen, dem Systemlieferanten bei der Coca-Cola Erfrischungsgetränke AG für den Bereich Automatisierungstechnik.

LSIS steht für Leuze Smart Image Sensoren, die in unterschiedlichen Ausführungen zur Verfügung stehen. So bietet die bei Apollinaris eingesetzte Variante LSIS412i intelligente, pixelgenaue Bildauswertung und ist mit ihren Funktionen prädestiniert für die Anwesenheitsprüfung bei der Etikettenkontrolle in Getränke- Abfüllanlagen.

Auffallend in der Abfüllanlage bei Apollinaris ist die kompakte Bauform der LSIS412i-Sensoren. Sie lassen sich leicht integrieren, auch unter engen Platzverhältnissen. Beleuchtung, Bildverarbeitung, Bild- und Programmspeicher, Display, Ergebnisanzeige und Schnittstellen – alles ist in einem industrietauglichen Metallgehäuse untergebracht. Mit dem dicht verklebten Glasfenster und ihrer Ausführung nach Schutzart IP 65/67 sind die Geräte geschaffen für die feuchte Umgebung und die entsprechenden Reinigungsprozesse.

Das Befestigungskonzept und die M12-Anschlusstechnik der Smart Kameras ermöglichen eine schnelle Montage. „Im Unterschied zu den vorher verwendeten Lichttastern musste in der SPS der Abfüllanlage lediglich die Synchronisation, sprich das Triggern der Kamera an den Lauf der Flaschen angepasst werden“, erklärt Wolfgang Speck. „Außerdem galt es, die Programme für die Erkennung der Etiketten zu erstellen“, fügt er hinzu und thematisiert damit den wesentlichen Vorteil der Smart Kameras: die flexible Erkennung unterschiedlicher Etiketten durch programmtechnisch definierte Merkmale und der automatisch verstellbaren Fokussierung.

Im Gegensatz zu den Lichttastern müssen die LSIS412i Smart Kameras bei einem Sortenwechsel nicht umjustiert werden – dies spart jeglichen Rüstaufwand. Möglich wird dies vor allem durch die motorisch durchgeführte Fokusverstellung und die integrierte Blob(Binary Large OBject)-Analyse. Die jeweilige Fokuseinstellung für den spezifischen Kameraabstand wird mit jedem Prüfprogramm geladen und die entsprechende Fokusposition automatisch angefahren. Eine manuelle Fokussierung ist also nicht notwendig.

Die Blob-Analyse ermöglicht eine pixelgenaue Bildauswertung über zusammenhängende Pixelbereiche im Bild. Dabei werden einzelne Pixelgruppen als Blobs bezeichnet. Durch Eingrenzen von Blob-Merkmalen wie Fläche und Umfang können einzelne Objekte oder Objektgruppen gezielt erkannt werden. Eine Fläche ist die Summierung der in einem Blob eingeschlossenen Pixel, gegebenenfalls sogar einschließlich möglicher Freiflächen innerhalb des Blobs. Ein Umfang wird über die Länge der äußeren Konturlinie eines Blobs in Pixel definiert. Darüber hinaus lässt sich beispielsweise über das Verhältnis zwischen Fläche und Umfang ein Formfaktor für ein Blob bestimmen, der dessen geometrische Gestalt klassifiziert.

Bei Apollinaris werden über unterschiedliche Bewertungskriterien und durch die geschickte Auswahl bestimmter Bereiche auf den Etiketten alle Kontrollen mit insgesamt 16 unterschiedlichen Programmen abgedeckt.

In der Bildverarbeitung schafft die Beleuchtung des Objektes die Grundlage für eine reproduzierbare Auswertung. In den Leuze elec-tronic Smart Kameras wird die schnelle und sichere Auswertung der aufgenommenen Bilder durch eine Beleuchtung mit spezieller Optik unterstützt. Sie besteht aus acht rechteckigen und mit aufwendig berechneten Freiformflächen ausgestatteten Linsen-Segmenten. Damit wird ein rechteckiges, intensives und gleichmäßig ausgeleuchtetes Bildfeld erreicht. Verglichen mit einer herkömmlichen LED-Beleuchtung sind die Bilder wesentlich homogener ausgeleuchtet und detailreicher. Sie können somit sicherer ausgewertet werden.

In der Gesamtbeurteilung lobt Wolfgang Speck vor allem die einfache Bedienbarkeit, die ihm bei der Inbetriebnahme hilft und sich auch auf das Erstellen der Programme mit der übersichtlichen Software erstreckt. In diesem Zusammenhang schätzt er den einfachen und schnellen Zugang zur Smart Kamera via Ethernet-Schnittstelle sowie die Parametrieroberfläche „webConfig“ zur Parametrierung direkt über einen beliebigen Webbrowser. Mit der Smart Kamera LSIS 412i zur Anwesenheitsprüfung der Etiketten erübrigen sich nun bei Apollinaris aufwendige Lichttaster-Justierungen, die früher bei einem Sortenwechsel mehrmals täglich notwendig waren. Außerdem lassen sich nun auch solche Etiketten zuverlässig detektieren, die mit Lichttastern nur sehr schwer oder gar nicht erkannt werden konnten.

Halle 7A, Stand 238

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