Mit hoher Schutzart

In der automatisierten Lebensmittelproduktion herrschen extreme Anforderungen an Sauberkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit. Reinigungsvorschriften beinhalten sowohl hohe Temperaturen des Reinigungsmittels als auch Reinigungsdrücke bis zu 100 bar. Gerade bei optischen Inspektionssystemen muss außerdem darauf geachtet werden, dass bei einer Beschädigung keine Glassplitter in den Fertigungsprozess gelangen. Diesen Anforderungen werden die VeriSens-Modelle mit der Schutzart IP 69K gerecht. Das speziell entwickelte Edelstahlgehäuse stellt sicher, dass keine Schmutznester entstehen und die komplette Reinigungsprozedur ohne Einschränkungen durchgeführt werden kann. Die Verwendung von Sicherheitsglas vermeidet im Fall einer Beschädigung das Entstehen von Splittern. Durch den Einsatz spezieller Dichtungen ist eine Fokuseinstellung und der Anschluss einer USB2.0-Schnittstelle möglich. Die Vision-Sensoren schließen die Lücke zwischen klassischen optoelektronischen Sensoren und komplexen Bildverarbeitungssystemen. Wie ein optoelektronischer Sensor liefert auch der Vision-Sensor ein Binärsignal (OK/Nicht-OK) oder einen einfachen Datensatz. Doch anders als bei gängigen Bildverarbeitungssystemen sind Inspektionsaufgaben vorkonfiguriert. Wegen ihrer Prozessnähe und aufgrund ihres One-Box-Designs zeichnen sich die Vision-Sensoren zudem durch kompakte Bauform und einfache Montage aus. Der Einsatz optoelektronischer Sensoren ist häufig auf punktförmige Prüfungen begrenzt. Vision-Sensoren erschließen dagegen durch ihre Fähigkeit, Objekte in zwei Dimensionen zu inspizieren, ganz neue Anwendungsbereiche. Die hochintegrierten, kompakten VeriSens-Vision-Sensoren können bis zu 3000 Inspektionen in der Minute durchführen. Neben den typischen Bildverarbeitungsfunktionen wie Intensitätskontrolle, Kontrastinspektion oder einer Grauwert-Analyse bildet der Baumer-FEX-Prozessor das leistungsfähige Rückgrat der VeriSens-Familie. Der FEX-Prozessor berechnet in Echtzeit und mit hoher Genauigkeit sämtliche Konturen und Kanten innerhalb der Graubilddaten. Konturen ermöglichen auf natürliche Weise eine stabile geometrische Inspektion. Der konturbasierte Ansatz hat für den Anwender den klaren Vorteil, robust gegenüber Helligkeitsschwankungen im Umgebungslicht beziehungsweise stabil gegenüber unterschiedlichen optischen Objektoberflächeneigenschaften zu sein. Sogar Reflexionen werden toleriert.

Der Benutzer erlebt diese Eigenschaften schon während der Inbetriebnahme, da für die Erstellung einer typischen Lösung nur wenige Parameteranpassungen erforderlich sind. Die geometrische Inspektion mit dem VeriSens basiert auf der Auswertung und Kontrolle von Parametern wie Länge, Position, Winkel, Abstand oder Ausrichtung von Linien, Kreisen und frei wählbaren Formen. Die Verwendung allgemein verständlicher Begriffe vermeidet allzu technische Formulierungen und ermöglicht dem Anwender, in der Begriffswelt der Sensorik Inspektionsaufgaben und Sensoranwendungen zu lösen. Die Parametrierung erfolgt über eine intuitive PC-gestützte Benutzeroberfläche. Im Echtzeitbetrieb arbeitet das Gerät als völlig autonomes System mit digitalen Ein- und Ausgängen beziehungsweise einer seriellen Schnittstelle. Für eine einzelne Inspektion lassen sich bis zu 32 verschiedene Merkmale beliebig kombinieren. Konfiguration und Inspektionsparameter eines jeden Produkts werden in einem von 255 möglichen Jobs gespeichert, die während der Produktion über digitale Eingänge ausgewählt werden.

In der aktuellen Applikation werden Schokoriegel auf Position, Form und Größe sowie äußere Unversehrtheit geprüft. Dabei zeigen sich Qualitätsmängel der Schokoriegel durch Risse in der oberen Schokoladenschicht oder das Fehlen ganzer Teile des Riegels. Ziel der Inspektion ist es daher, den Ausschuss bezüglich Form, Größe und Ansicht zu minimieren, damit sichergestellt ist, dass die Kunden mit gleich bleibender Qualität beliefert werden. Durch den konturbasierten Ansatz des VeriSens kann auch diese Applikation direkt und ohne zusätzlichen Einsatz von speziellen Beleuchtungen realisiert werden. Da der VeriSens ohne weiteres in der Lage ist, gleichzeitig an mehreren Objekten unabhängige Positionskorrekturen vorzunehmen, ist es außerdem sehr einfach, den geforderten hohen Durchsatz in der Inspektion zu erzielen. Unter den aktuellen Prozessparametern werden problemlos mehr als 40 Schokoriegel der Größe 50 x 27 mm pro Sekunde unabhängig voneinander inspiziert.

Zuerst wird die Position eines Schokoriegels bestimmt und danach die Form jedes Schokoriegels anhand des an der Position ausgerichteten Koordinatensystems kontrolliert. Hierzu stellt der VeriSens vorkonfigurierte Softwaresensoren zur Verfügung, die den Abstand zwischen zwei durch Konturpunkte festgelegten Kanten auswerten. Auf diese Weise wird die Außenkontur auf einfache Weise anhand von acht Referenzpunkten pro Riegel auf Vollständigkeit und Unversehrtheit inspiziert. Um typische Risse von ca. 1,5 mm Breite auf der Oberfläche zu finden, werden zusätzlich zusammenhängende Kanten mit einer entsprechenden Mindestlänge innerhalb der Außenkontur gesucht. Die gesamte Inspektion zeichnet sich durch ihr robustes und reproduzierbares Verhalten gegenüber Veränderungen im Raumlicht und sonstigen Einflüssen der Umgebung aus. Grenzen des hier beschriebenen Verfahrens liegen in der Auflösung und Rechenzeit, die benötigt wird, feinere Risse auf der Ober-fläche des Schokoriegels zu finden. Wenn mehr Rechenzeit zur Verfügung steht, ist es möglich, auch Risse, die kleiner als 1 mm sind, sicher zu inspizieren. Dies ist zum Beispiel mit der kombinierten Analyse von Strukturmerkmalen und lokalen Kontrasten, ohne die Verwendung einer externen Beleuchtung möglich. Dieser Ansatz führt dann zu einem Durchsatz von immerhin 12 Riegeln pro Sekunde.

Zur Kundenunterstützung und für einen stabilen Betrieb bietet der VeriSens außerdem leistungsfähige Werkzeuge an. Dazu gehören die Speicherung von Fehlerbildern und Prozessstatistiken und die Dokumentation von Testergebnissen. Wie bei der VeriSens Serie 1200 sind auch in der IP 69K-Variante alle Ergebnisse als Datensätze über eine serielle Schnittstelle verfügbar. Die Leistungsfähigkeit der VeriSens-Vision-Sensoren kann sogar noch gesteigert werden. Bereits in der Standardversion unterstützt der VeriSens mit einem präzisen Trigger externe Beleuchtungssysteme. Diese Eigenschaft kann bei der Schokoladenanwendung dann interessant werden, wenn die Risse auf der Oberfläche zu klein werden und durch zusätzliche Beleuchtungsmaßnahmen durch den Anwender sichtbar gemacht werden müssen.

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