Verschmutzte oder gar beschädigte Produkte bzw. Verpackungen werden in der Nahrungsgüterindustrie heute selbst in sehr geringer Anzahl nicht mehr akzeptiert. Zudem sind verstärkt Aspekte der Warenrückverfolgung sowie des Kostenmanagements zu berücksichtigen. Hat früher die manuelle, stichprobenartige Inspektion genügt, so wird heute eine 100 %-Kontrolle erwartet – auch bei Anlagenleistungen von mehreren Stück pro Sekunde.
Die Inspektions-, Datenerfassungs- und Ausrichtstation von Caretronic wurde zur Qualitätssicherung von Produkten wie Menüschalen, Pouches, Flaschen, Gläsern oder Dosen in verschiedensten Größen, Formen und Farben konzipiert. Alle Produkte werden auf Beschädigung und Verschmutzung geprüft und im Fehlerfall ausgeschleust; die Drehung in eine definierte Lage ist vor allem bei halbsymmetrischen Produkten oder für die Labelapplikation erforderlich.
Systemkomponenten
Das Komplettsystem besteht aus vier Hauptkomponenten – der Vereinzelung, dem Bildverarbeitungssystem, einer Drehstation und der Ausschleusvorrichtung – sowie der CAQ-Software. Die Produkte kommen meist ungeordnet und in unregelmäßigen Abständen, teilweise zusammenhängend zur Inspektion. Für eine akkurate Datenerfassung ist eine Vereinzelung notwendig, beispielsweise durch Beschleunigungsbänder, die die Produkte „auf Lücke ziehen“. Alternativ kommen Stoppermechanismen zum Einsatz. Die Vereinzelung passt sich mit einem einstellbaren Korrekturwert der Transportgeschwindigkeit der Förderanlage automatisch an.
Das Bildverarbeitungssystem erkennt mögliche Fehler oder Beschädigungen am Produkt, beispielsweise Verschmutzungen, Löcher im Verpackungsmaterial bzw. in der Abdeckfolie oder Defekte in der Siegelnaht. Häufiger Wunsch des Anwenders ist es, das Label in Form von Klarschrift, Barcodes bzw. PDF- und DataMatrix-Codes zu erfassen. Für die Codeerfassung stehen natürlich auch kostengünstige Reader zur Verfügung. Mit dem Kamerasystem können jedoch die Funktionen des Readers quasi zum Nulltarif mit übernommen werden. Darüber hinaus kann eine Kamera aus dem Bild mehrere Codes gleichzeitig bzw. auch in Kombination mit Klarschrift erfassen und auswerten. Schließlich analysiert und bewertet das Bildverarbeitungssystem die Lageposition des Produktes und gibt diese Informationen an eine nachgelagerte Drehstation weiter. Die Drehstation dreht im Synchronlauf mit der Förderanlage die vermessenen Produkte um den ermittelten Drehwinkel in die Solllage. Bei den Berechnungen dazu spielen produktspezifische Daten wie Form, Gewicht, Verpackungsmaterial sowie auch die Konsistenz des Inhaltes eine entscheidende Rolle. Der mechanische Aufbau der Drehstation orientiert sich am Produkt und dessen Größenspektrum. Als drehaktives Element kommen meist beschichtete Zahnriemen zum Einsatz. Die Verdrehung des Produktes ergibt sich aus der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen beiden separat angetriebenen Seiten. Bei der Geschwindigkeitsdifferenz Null wird das Produkt einfach nur durchgeschleust. Für die schnelle Reaktion auf unterschiedliche Verdrehwinkel müssen hochdynamische Antriebsmotoren und Umrichter eingesetzt werden.
Die Ausschleuseinrichtung sorgt schlussendlich für das Entfernen von fehlerhaften bzw. beschädigten Produkten aus dem Produktionsprozess. Auch hier spielen die produktspezifischen Daten eine entscheidende Rolle für die Gestaltung und Parametrierung. Meistens kommen so genannte Pu-sher mit pneumatischem Antrieb zum Einsatz. Bei leichteren Produkten genügt oft auch schon ein entsprechend gesteuerter Druckluftstrahl. Für kompliziertere Produkte empfiehlt sich das Revolverprinzip.
Die implementierte CAQ-Software verfügt über umfangreiche Darstellungs- und Auswertemöglichkeiten sowie Schnittstellen zu übergeordneten ERP-Systemen. Somit ist eine Insellösung ebenso wie eine integrierte Lösung innerhalb eines MES möglich. Das System ist modular aufgebaut und einfach zu bedienen. Die Module lassen sich entsprechend den Anforderungen kombinieren oder einzeln einsetzen:
- Prüfplanung/Kontrollplanung
- Wareneingangs-/-ausgangsprüfung
- Lieferantenbewertung
- Erstmusterprüfung
- Fertigungsbegleitende Prüfung
- Reklamationsmanagement
- Prüfmittelmanagement
- Fehlerschwerpunktanalyse
Anwendungstechnische Vorteile
Das Caretronic-System zeichnet sich u.a. durch besondere Kompaktheit aus, eine nachträgliche Montage an vorhandene Transportanlagen ist somit möglich. Kurze Rüstzeiten erlauben die schnelle Anpassung an unterschiedliche Produkte. Die Parameterumstellung für das Kamerasystem und die Drehvorrichtung erfolgt komfortabel über ein Pulldown-Menü vom Steuerungs-PC aus. Der Steuerungs-PC erfüllt alle Anforderungen der Nahrungsgüterindustrie hinsichtlich Hygiene und Dichtigkeit. Sollten die Parameter für ein neues Produkt noch nicht in der Datenbank vorhanden sein, so können diese leicht nachträglich angelegt werden. Die Anlagen können ein- und mehrspurig ausgelegt werden. Die Gesamtproduktivität lässt sich so vervielfachen. Die abgebildete einspurige Anlage prüft herzförmige Menüschalen mit einer Leistung von 180 Stück/min auf Verschmutzung oder Beschädigung der Folie, Qualität der Siegelnaht sowie Vollständigkeit und Zustand der Beschriftung. Außerdem korrigiert sie die Drehlage.
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Fraunhofer-Gesellschaft, Gruppe Industrielle Bildverarbeitung
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