Etikettenkontrolle bei Apollinaris mit Kameratechnik von Leuze electronic

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1 Applikationsbericht Smart Kamera spart Umrüstaufwand Etikettenkontrolle bei Apollinaris mit Kameratechnik von Leuze electronic Die Etikettenkontrolle in automatisierten Getränke-Abfüllanlagen erfolgt üblicherweise mittels Lichttaster. Bei zunehmender Vielfalt der Produkte, die über eine Anlage gefahren werden, steigt jedoch mit der Anzahl der Sortenwechsel der notwendige Umrüstaufwand. Außerdem stoßen Taster bei Umrüstungen aufgrund vieler Design- und Ausführungsvarianten der Etiketten oft an ihre Grenzen. Bei Apollinaris wurden in einer Abfüllanlage die eingesetzten Lichttaster gegen Smart Kameras LSIS 412i von Leuze electronic ausgetauscht. Mit ihr spart man sich bei Apollinaris jegliches Umrüsten und gewährleistet ein sicheres Detektieren aller Etikettenvarianten. 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 Qua- Seite 1 von 6

2 litätskontrollen. Dabei wird THE 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 auf Grund 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 Flaschen pro Stunde ab, so wird ein täglich mehrmaliger Sortenwechsel, bedingt durch den Produktionsausfall, zum imensen 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 innovativen und leistungsstarken Kameratechnologie von Leuze electronic, genauer gesagt: mit der Smart Kamera LSIS 412i. 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 LSIS 412i intelligente, pixelgenaue Bildauswertung und ist mit ihren Funktionen prädestiniert für die Anwesenheitsprüfung bei der Etikettenkontrolle in Getränke-Abfüllanlagen (Bild 1). Seite 2 von 6

3 Kompakt und leicht integrierbar Auffallend in der Abfüllanlage bei Apollinaris ist die kompakte Bauform der LSIS 462i Sensoren. Sie lassen sich leicht integrieren, auch unter den engen Platzverhältnissen wie hier (Bild 2). Beleuchtung, Bildverarbeitung, Bild- und Programmspeicher, Display, Ergebnisanzeige und Schnittstellen alles ist in einem industrietauglichen Metallgehäuse untergebracht (Bild 3). Mit dem dicht verklebten Glasfenster und ihrer Ausführung nach Schutzart IP65/67 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. Justagen entfallen Im Gegensatz zu den Lichttastern müssen die LSIS 462i 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-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 so genannte BLOB (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 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. Seite 3 von 6

4 Bei Apollinaris werden über unterschiedliche Bewertungskriterien und durch die geschickte Auswahl bestimmter Bereiche auf den Etiketten alle Kontrollen mit insgesamt 16 unterschiedlichen Programmen abgedeckt. Ausgeklügelte Beleuchtung In der Bildverarbeitung schafft die Beleuchtung des Objektes die Grundlage für eine reproduzierbare Auswertung. In den Leuze electronic 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 (Bild 4). 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. Gesamtwertung und Resümee 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 vor allem 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 462i zur Anwesenheitsprüfung der Etiketten erübrigen sich nun bei Apollinaris aufwändige 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. Mit der Leuze electronic Smart Kamera Technologie, speziell mit der motorischen Fokusverstellung, mit der intensiven und homogenen Beleuchtung und der BLOB-Analyse, konnten alle Anforderungen der Aufgabenstellung effizient und flexibel gelöst werden. Seite 4 von 6

5 Bilder und Bildunterschriften Bild 1. Etikettenkontrolle OK 1 Bauchetikett vorhanden: Die Smart Kameras LSIS 412i sind über webconfig einfach parametrierbar. Bild 2. Kompakt und robust die Smart Kameras LSIS 412i sind leicht in Getränke-Abfüllanlagen integrierbar. Seite 5 von 6

6 Bild 3. Beleuchtung, Bildverarbeitung, Bild- und Programmspeicher, Display, Ergebnisanzeige und Schnittstellen alles in einem industrietauglichen kompakten Metallgehäuse, das sich aufgrund des Befestigungskonzepts sehr einfach montieren lässt. Bild 4. Die LSIS Gerätefamilie von Leuze electronic mit spezieller Beleuchtungsoptik nutzt die BLOB-Analyse zur Kontrolle auf Anwesenheit und Vollständigkeit sowie zur Typ-, Positions- sowie Lageerkennung von Objekten. Presseanfragen Leuze electronic GmbH + Co. KG Matthias May, Tel Seite 6 von 6

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