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Artikel und Hintergründe zum Thema

Smart-Kameras

Codes lesen, Qualität sichern

Smart Kameras für Kontrollsysteme in der Getränkeindustrie. Smart – das steht im Fall der Smart-Kamera LSIS 400i von Leuze für clevere Funktionen und Schnittstellenvielfalt zur intelligenten Vernetzung und Integration in Steuerungssysteme. Voigt Technology nutzt diese Kameras für Kontrollsysteme in der Getränkeindustrie.

Die Installation in der Sektkellerei Herres: Voigt nutzt die Smart Kameras LSIS 400i von Leuze electronic, um smarte Kontrollsysteme für die Getränkeindustrie zu realisieren. (Foto: Leuze)

„Kontrollsysteme in Getränkeabfüllanlagen sind häufig sehr individuelle Lösungen, die zwischen einzelnen Prozessschritten implementiert werden“, erzählt Bernhard Voigt von Voigt Technology, der sich mit seiner Erfahrung als Servicetechniker in der Getränkeindustrie auf die Entwicklung und Realisierung von Lösungen in allen Bereichen der Prozess- und Qualitätskontrolle spezialisiert hat. „Häufig sind es neue Kontrollschritte, die aufgrund wachsender Qualitätsanforderungen oder die im Zuge von Anlagenerweiterungen in bestehenden Anlagen ergänzt werden“, erklärt Voigt. Das Spektrum von Kontrollsystemen im Umfeld von Getränkeabfüllanlagen reicht von Leergut- und Vollkastenkontrollen über Flaschenkonturerkennungen, Füllhöhenkontrollen, Deckel-Schrägsitzerkennung, Etikettenkontrollen bis hin zu Ausleitsystemen. Eines der jüngsten Projekte von Voigt ist die Ausstattung von Abfülllinien in der Traditionssektkellerei Herres in Trier mit Kontrollsystemen zur Erkennung und Überprüfung von aufgedruckten 2D-Data Matrix Codes auf Sektkartons.

Hier kommen Sensoren von Leuze electronic zum Einsatz, konkret die Smart Kameras der Baureihe LSIS 400i. Sie haben den Vorteil, dass sie alle notwendigen Komponenten zur Bildverarbeitung, also auch Beleuchtung, Datenspeicher und Schnittstellen samt Display für Bedienung und Ergebnisanzeigen in einem Gerät vereinen. Es ist keine zusätzliche Anschalteinheit und keine separat zu installierende Parametriersoftware notwendig. Die bei Herres eingesetzten Geräteausführungen LSIS 462i sind die Allrounder der Baureihe und vereinen Funktionen zur Qualitätskontrolle (Messfunktion) und Codelesung in einem Gerät. Herres hat solche Geräte bereits in anderen Applikationen erfolgreich verwendet, beispielsweise zur Bildauswertung im Rahmen der Kappenkontrolle. So lässt sich die Ersatzteilvorhaltung auf eine voll ausgestattete Gerätevariante begrenzen.

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Smart Kamera LSIS 462i: geeignet für die Codelesung und für die Qualitätssicherung. Industrietaugliche, robuste Ausführung dank Metallgehäuse. Gut sichtbar ist die spezielle Beleuchtungsoptik für ein intensiv ausgeleuchtetes Bildfeld. (Foto: Leuze)

Robuste Ausführung im Metallgehäuse
Vorteilhaft in der feuchten Umgebung in der Getränkeproduktion ist die industrietaugliche, robuste Ausführung der Smart Kameras im Metallgehäuse. Weitere markante Merkmale sind die motorische Fokusverstellung und die von Leuze electronic entwickelte homogene Beleuchtung. Die motorische Fokusverstellung ermöglicht einen flexiblen Einsatz für Applikationen mit variierenden Kameraabständen. Fokuseinstellungen erfolgen automatisch über die Programmumschaltung und müssen nicht manuell durchgeführt werden. So sind auch die jeweils optimalen Einstellungen reproduzierbar gewährleistet. Ebenfalls qualitätsrelevant ist die integrierte Beleuchtung. Statt LEDs zu verwenden, hat Leuze electronic hierfür eine spezielle Optik entwickelt; sie liefert ein rechteckig intensiv ausgeleuchtetes Bildfeld, das in einer Entfernung von 50 bis 250 Millimeter zum Prüfobjekt besonders homogen ist. Mit solchen wesentlich detailreicheren Aufnahmen ist die Bildverarbeitung besser, schneller und sicherer.

Prozesssicher mit Binary-Large-Object-Analyse
Die prozesssichere Realisierung unterschiedlichster Kontrollaufgaben wird vor allem auch durch die Binary Large Object (BLOB-) Analyse unterstützt. Hier wird ein zusammenhängender Bereich von Bildpunkten (Pixel) gekennzeichnet, deren Lichtintensität zwischen definierten Grenzwerten liegt. Durch die Einstellung von Blob-Merkmalen lassen sich einzelne Objekte oder Objektgruppen sicher erkennen und unterscheiden – auch dann noch, wenn andere Verfahren bereits fehlerhafte Ergebnisse liefern. Zur Bewertung von Objekten stehen verschiedene Kriterien wie Fläche, Umfang, Formfaktor sowie Höhe oder Breite, Länge, Winkel und Mittelpunkt zur Verfügung. Eine Fläche ist beispielsweise die Summierung der in einem Blob eingeschlossenen Pixel, gegebenenfalls sogar einschließlich möglicher Freiflächen innerhalb des Blobs.

Bernhard Voigt von der Voigt Technology e.K. im Einsatz. (Foto: Leuze)

Die LSIS-400i-Kameras sind einfach parametrierbar; dies kann direkt über den Webbrowser erledigt werden. Die Installation einer speziellen Software auf einem separaten Rechner nicht notwendig, und der Zugang zum Gerät erfolgt schnell und einfach via Ethernet. Die Anbindung der Geräte erfolgt über eine von Voigt entwickelte Steuereinheit, die die jeweilige Datenerfassung und -verarbeitung übernimmt sowie die Kommunikation mit übergeordneten Anlagensteuerungen. Ein wesentlicher Grund für den Einsatz von LSIS 462i in den neuen Codekontrollstationen bei Herres war die integrierte RS232-Schnittstelle. Mit einer zusätzlichen Anschaltbox können die Daten komfortabel in übergeordnete Bussysteme – hier ist es Profibus – übertragen werden. Die elementare Aufgabe dieser Code-Lesestationen ist die Kontrolle der zuvor auf die Kartons aufgedruckten 2D-Data Matrix Codes auf Vorhandensein und Lesbarkeit. Während für die reine Anwesenheits- und Lesbarkeitskontrolle die vorhandenen E/A-Schnittstellen ausreichen, um gegebenenfalls einen Bandstopp auszulösen, wird für die Datenübertragung zum Zentralrechner die Profibus-Schnittstelle benötigt.

Die Kontrollen erfolgen im Durchlauf bei teils recht hohen Geschwindigkeiten mit bis zu 6.000 Kartons pro Stunde. Erschwerend kommt hinzu, dass je nach Produkt die Codes an unterschiedlichen Positionen auf die Kartons aufgedruckt werden. Aus diesem Grund ist auch der Drucker mit fünf Druckköpfen in unterschiedlichen Höhen ausgestattet. Hier hilft die sogenannte Lesetorsteuerung, bei der ein Leuze-Rotlichttaster ein Triggersignal erzeugt, das wiederum eine gepulste Beleuchtung und solange die Bildaufnahme auslöst, bis der Code zuverlässig erkannt wird. Außerdem sind die Smart Kameras in einem solchen Abstand an den Förderstrecken montiert, dass sich ein großes Bildfeld ergibt, in dem die Codes in jeder möglichen Höhe erfasst werden. pb

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