Alles im Blick

Die weltweite Getränkeindustrie wächst stetig. 2013 gaben die Menschen auf der Welt insgesamt drei Billionen Euro für Getränke und verpackte Nahrungsmittel aus. Die steigende Nachfrage bedingt, dass immer mehr produziert wird. Gleichzeitig steigen die Qualitätsansprüche. Daraus folgt, dass Hersteller in entsprechende Maschinen und Anlagen investieren.

Im Markt gibt es einen großen Bedarf an einer automatisierten optische Qualitätsprüfung. Die Methoden zum Kontrollieren von Inhalt und Verpackung bei Getränken beispielsweise basieren auf kameragestützten Prüfverfahren wie etwa auf Vision-Sensoren.

Viele Hersteller verwenden den Begriff Vision-Sensoren, um ein Bildverarbeitungsprodukt zu beschreiben, das andere Arten von Sensoren ersetzen kann. Typische Einsatzgebiete sind schon lange nicht mehr nur das Lesen von Codes, sondern auch Anwesenheits-, Vollständigkeits- und Positionskontrolle in der Produktion.

Zu den Aufgaben der Vision-Sensoren bei der Flaschen- und Getränkeproduktion zählen die Prüfung der Verschlusskappe, des Füllstands, des Etiketts sowie der Unversehrtheit der Flaschen durch Risse, Kratzer oder Absplitterungen.

So werden etwa bei der automatisierten Leergutrücknahme von Getränkeflaschen beschädigte und sortenfremde Flaschen identifiziert. Dies kann durch das Erkennen der Flasche an mehreren Merkmalen wie zum Beispiel Flaschenhöhe, -durchmesser, -farbe oder Etikettierung erfolgen.

Flaschen, die nicht dem richtigen Typ entsprechen oder beschädigt sind, werden ausgeschleust. Eine frühzeitige Identifikation der Flaschen auf den richtigen Typ kann bereits im Leergutkasten durchgeführt werden – in manchen Fällen sogar durch die am Flaschenboden eingepressten Nummern. Mit einem Vision-Sensor speziell zum Lesen von Klarschrift beziehungsweise OCR/OCV kann die Flasche anhand dieser Nummer identifiziert werden.

Ein Vision-Sensor kommt auch zum Einsatz, wenn kontrolliert werden soll, ob die Verschlusskappe auf Flaschen-Schraubverschlüssen schief sitzt. Die Deckelschrägsitz-Kontrolle lässt nur einwandfrei auf das Flaschengewinde geschraubte Verschlüsse durch. Darüber hinaus können die Deckelanwesenheit, das Vorhandensein des Sicherungsringes sowie die Kontrolle der Deckelhöhe eruiert werden.

Auch der Füllstand kann durch Vision-Sensoren geprüft werden. In der Getränkeabfüllanlage wird ein Bild vom Flaschenhals aufgenommen und die Flüssigkeitskante gemessen. Zudem ist es möglich, dass ein weiterer Sensor kontrolliert, ob der Flaschenhals Risse oder Absplitterungen aufweist.

Eine weitere Prüfaufgabe bei der Produktion von Getränkeflaschen ist die Etikettenkontrolle. Diese erfordert durchaus eine gewissen Flexibilität, da sich die Etiketten nicht nur aufgrund von unterschiedlichen Getränkesorten und Verpackungsarten unterscheiden, sondern auch durch Länder- und Sprachvielfalt sowie den verschiedenen Flaschengrößen. Die Überprüfung ist bei Flaschen jeglicher Sorte im freien Durchlauf auf dem Förderband möglich – unabhängig von der Art und Position des Etiketts .

Zur Kontrolle von Getränkeflaschen hat EVT den Vision-Sensor Eyesens Bottle Inspect entwickelt. Dieser besitzt vorgefertigte Programme. Mit ihm lässt sich prüfen, ob die Verschlusskappe bei Getränkeflaschen anwesend und korrekt verschlossen ist oder ob die Kappe fehlt oder schief sitzt. Diese Prüfung kann auch speziell für Flaschen mit Korken wie zum Beispiel Weinflaschen konfiguriert werden. Zusätzlich kann nicht nur die Position des Etiketts kontrolliert werden, sondern auch festgestellt werden, ob die Flaschen alle das Etikett des gleichen Typs besitzen.

Mit dem dazugehörigen Webinterface können die Prüfprogramme mittels eines selbsterklärenden Befehls-Icons am konkreten Objekt eingelernt werden – ganz ohne Programmierkenntnisse. Der Anwender muss dabei keine aufwändige Software installieren, sondern einfach die IP-Adresse der Kamera in den Browser eingeben. Schon öffnet sich die Benutzeroberfläche im Webbrowser und der Vision-Sensor ist einsatzbereit. Das Live-Bild ist im Display-Fenster zu sehen und je nach Aufgabenstellung können mit den Icons die Taster am Objekt konfiguriert werden.

Zur Beurteilung von qualitativen Merkmalen durch ein industrielles Bildverarbeitungssystem ist es notwendig, vorher entsprechende Parameter zu hinterlegen. Für die Parametrierung eines Vision-Sensors werden oftmals keinerlei Programmierkenntnisse oder langwierige Schulungen benötigt. Bei einer Prüfung von Objekten, erfolgt die Parametrierung nur durch einen Einlern-Vorgang. Nach einmaligem Einlernen an einem Muster-Bauteil kann die Prüfung autonom, ohne einen PC erfolgen.

Grundsätzlich werden Vision-Sensoren zunehmend flexibler. Die Technik erobert sich somit neue Anwendungsfelder und Vision-Sensoren entwickeln sich zu einer preisgünstige Alternative zur Smart Kamera.

Ein entscheidendes Merkmal von Vision-Sensoren im Vergleich zu Smart Kameras ist, dass keine oder nur wenig Programmierkenntnisse erforderlich sind. Viele Hersteller bieten daher reduzierte Konfiguration durch Drag-and-drop-Programmierung. Oder es werden anwendungsspezifische Sensormodelle angeboten, von denen sich der Anwender den Vision-Sensor aussucht, der am besten die Bildverarbeitungsanforderungen abdeckt. Interessant sind hier gerade Aufgaben, für die ein konventionelles Vision-System überqualifiziert und damit zu teuer ist.

Sowohl Vision-Sensoren als auch Smart Cameras sind Bildverarbeitungssysteme, deren Aufgabe nicht nur darin besteht, Bilder aufzunehmen und weiterzuleiten, sondern vielmehr das Bild zu interpretieren und eine Reaktion auszulösen.

Grundsätzlich haben sämtliche bildverarbeitenden Systeme den gleichen typischen Aufbau. Alle besitzen eine Kamera, Optik, Beleuchtung, eine Software zur Bildverarbeitung und Ergebnisverwaltung sowie eine Anzeigeeinheit.

Wenn man aber speziell Smart Kameras und Vision-Sensoren vergleicht, unterscheiden sie sich vor allem im Funktionsumfang. So bietet eine Smart Kamera zum Beispiel eine Kombination verschiedener Prüfmöglichkeiten, auf die sie über den Flashspeicher zugreifen kann. Vision Sensoren sind dagegen auf bestimmte Applikationen spezialisiert. Diese Applikationen werden per Software eingespeichert. Dazu gehören zum Beispiel einfache Farbunterscheidungen, Teileunterscheidungen, Lageerkennung und Pixelzählen.

Vision-Sensoren sind keineswegs nur mehr noch auf eine Prüfaufgabe reduziert. Viele Sensoren sind bereits in der Lage, mehrere Prüfaufgaben gleichzeitig durchzuführen. Hierbei ist die Besonderheit nicht nur die Vielzahl der gleichzeitig durchführbaren Merkmalsprüfungen, sondern auch deren Unterschiedlichkeit.

Abschließend lässt sich wohl sagen, dass die Einsatzgebiete von Vision-Sensoren stetig wachsen und die Grenzen zur Smart Kamera verschwimmen. Besonders in der Getränkeindustrie sind Vision-Sensoren auf dem Vormarsch, da sie immer mehr Flexibilität aufweisen und zudem eine kostengünstige Bildverarbeitungslösung bieten. ■