Auf seinem Weg aus den 200 m tiefen Quellen der Vulkaneifel muss das Mineralwasser von Apollinaris viele Kontrollen bestehen. Hierzu gehört auch die Etikettenkontrolle zum Schluss der Abfüllung. In den Abfüllanlagen kamen für diese Kontrollschritte, dem gängigen Verfahren entsprechend, Lichttaster zum Einsatz. „Mit zunehmender Produktvielfalt zeigten sich jedoch die Grenzen dieser Methode“, wie Wolfgang Speck von der Instandhaltung bei Apollinaris erklärt. Zu seinen Aufgaben gehört das Optimieren von Produktionsanlagen, also auch das Einsparen von Rüstzeiten – einer im Bereich der Etikettenkontrolle aufgrund der steigenden Produktvielfalt immer drängenderen Angelegenheit.
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- beziehungsweise Sprachvielfalt zu einer enormen Varianz.“ Füllt beispielsweise eine Abfüllanlage 30.000 Flaschen pro Stunde ab, so wird ein täglich mehrmaliger Sortenwechsel zum hohen 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 war.“
Die Lösung für eine effiziente und zuverlässige Etikettenkontrolle realisierte das Unternehmen mit Kameras von Leuze Electronic, genauer gesagt: mit der Smart-Kamera LSIS 412i. LSIS steht für Leuze Smart Image Sensoren. Die in der Abfüllanlage eingesetzten Kameras bieten intelligente, pixelgenaue Bildauswertung und sind mit ihren Funktionen prädestiniert für die Etikettenkontrolle in Getränke-Abfüllanlagen.
Kompakt und leicht integrierbar
Die Kameras lassen sich leicht integrieren, auch unter den engen Platzverhältnissen der Abfüllanlage. 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 IP65/67 sind die Geräte für die feuchte Umgebung und die entsprechenden Reinigungsprozesse geschaffen. Das Befestigungskonzept und die M12-Anschlusstechnik der Smart-Kameras ermöglichen außerdem 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 Kameras: das flexible Erkennen unterschiedlicher Etiketten durch programmtechnisch definierte Merkmale und der automatisch verstellbaren Fokussierung.
Justagen entfallen
Im Gegensatz zu den Lichttastern müssen die Smart-Kameras bei einem Sortenwechsel nicht umjustiert werden – dies spart jeglichen Rüstaufwand. Möglich wird dies vor allem durch die integrierte Blob-Analyse. Die so genannte Binary-Large-Object-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 lassen sich einzelne Objekte oder Objektgruppen gezielt erkennen. 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 dem Getränkeproduzenten werden über unterschiedliche Bewertungskriterien und durch die geschickte Auswahl bestimmter Bereiche auf den Etiketten alle Kontrollen mit insgesamt 16 unterschiedlichen Programmen abgedeckt. Der zweite Faktor, der Rüstaufwand einspart, ist die motorisch durchgeführte Fokusverstellung. Die jeweilige Fokuseinstellung für den spezifischen Kameraabstand wird mit jedem Prüfprogramm geladen, die entsprechende Fokusposition automatisch angefahren. Eine manuelle Fokussierung ist also nicht notwendig.
Ausgeklügelte Beleuchtung
In der Bildverarbeitung schafft die Beleuchtung des Objektes die Grundlage für eine reproduzierbare Auswertung. Die Optik mit spezieller Beleuchtung unterstützt in den Smart-Kameras die schnelle und sichere Auswertung der aufgenommenen Bilder. Die Beleuchtung 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 homogener ausgeleuchtet und detailreicher. Sie lassen sich somit sicherer auswerten.
Wolfgang Speck lobt vor allem das einfache Bedienen, das ihm bei der Inbetriebnahme hilft und sich auch auf das Erstellen der Programme mit der Software erstreckt. In diesem Zusammenhang schätzt er vor allem den einfachen und schnellen Zugang zur Kamera via Ethernet-Schnittstelle sowie die Parametrieroberfläche Webconfig zum Parametrieren direkt über einen Webbrowser.
Werner Partl
(mf)
