In der Verpackungstechnik und Lebensmittelindustrie ­zählen hoher Durchsatz und schnelle Formatwechsel – bei gleichzeitig hohen Qualitäts- und Hygienestandards. Um diese Vorgaben zu erfüllen, setzt das Unternehmen SN Maschinenbau bei einem neu durchdachten Gesamtkonzept für eine Beutelabfüllanlage bei der Verifizierung von Codes und Mindesthaltbarkeitsdaten auf Smart-Kameras.

Bei der Entwicklung der neuen Form-, Füll- und Verschließmaschine FMH 80 ließen sich die Konstrukteure von SN Maschinenbau eine ganzheitliche Lösung verschiedener Aufgaben mit ein und demselben Kamerasystem einfallen. Sie hinterfragten bestehende Prozesse und Prinzipien und suchten nach neuen und flexiblen Lösungen. Ziel war es, einerseits die Überwachung des Mindesthaltbarkeitsdatums (MHD) wirtschatlich zu machen, andererseits Referenzcodes zu erkennen – letzteres automatisch umschaltbar beim Produktwechsel. Eine dritte Applikation mit derselben Kamera vermisst die Position der Druckmarke auf der Verpackung mit der Ausgabe einer Stellgröße [mm] an einen Servoantrieb und berichtigt im Prozess die Siegelstationen der vertikalen Siegelnähte. Hierdurch werden die Druckschwankungen auf der Verpackung automatisch korrigiert.
„Heraus kam ein innovatives Konstruktionskonzept, das die Basis für eine neue Generation von Beutelverpackungsmaschinen legt“, ist Thomas Berger, Leiter der Elektroentwicklung bei SN Maschinenbau, überzeugt. Mit dem Maschinenneukonzept wurde eine offene, hygienische Maschinenbauform mit reduziertem Teilevolumen realisiert, das versteckte Stellen und Kanten ausschließt und so eine einfache Reinigung ermöglicht.

Visualisierung und Prüfung von Referenzcodes
„Die erste Aufgabe stellte die Verifizierung von Referenzcodes dar“, erklärt Michael Fahr, Vertriebsspezialist bei Leuze Electronic. Die in die Maschine einprogrammierten Produkte und Rezepturen werden direkt über die Steuerung gewechselt, ohne manuellen Eingriff durch einen Mitarbeiter. „Zudem muss eine Qualitätskontrolle sicherstellen, dass der richtige Inhalt auch wirklich in die dafür vorgesehene richtige Verpackung abgefüllt wird“, ergänzt Fahr. Hierzu bedarf es einer Visualisierungsoptik, welche die Referenzcodes entsprechend liest und gleichermaßen abgleicht. Bei dem nun mit dem LSIS 462i neu eingesetzten Visualisierungssystem handelt es sich um eine kamerabasierte Technologie. Zur Highend-Lösung wird diese in Kombination mit dem eingesetzten Kontrasttaster KRTM20, der un­terschiedliche Kontrastwerte der Druckmarken auf der Verpackung speichern kann, die direkt aus der Steuerung heraus abgerufen werden können. „Um für zukünftige Aufgabenstellungen unserer Kunden gerüstet zu sein, ist es wichtig, eine Lösung für Barcodes, Datamatrixcodes und QR-Codes gleichermaßen vorzuhalten“, so Berger. Auch für dieses Problem fand Michael Fahr für ihn mit der Smart-Kamera eine passende Lösung, denn beim LSIS 462i handelt es sich um einen multicodefähigen Highspeed-Reader, der verschiedene Typen von Referenzcodes erkennen kann. Die Prüfung erfolgt während der Bewegung der Verpackungen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4 m/s. Aufgrund der hohen Hygienebestimmungen in der Lebensmittelindustrie wurde der LSIS 462i in der neuen Beutelverpackungsmaschine zusätzlich in ein Edelstahlschutzgehäuse mit hoher IP-Schutzart eingebaut, was sein Detektionsvermögen nicht beeinträchtigt.

Prüfung von Mindesthaltbarkeitsdaten
Eine weitere Herausforderung in dieser Applikation war es, die Lesbarkeit der Mindesthaltbarkeitsdauer-Beschriftungen (MHD) zu prüfen. Waren in der Vergangenheit MHD-Codes qualitativ schlecht aufgedruckt , die Daten durch Fehlprägungen in der Verpackungstechnik unleserlich oder der Aufdruck fehlte komplett, konnten solche Beutel in dieser Highspeed-Anwendung nur mit wesentlich teureren Systemen erkannt werden. Die neue Smart-Kamera-­­Technolo­gie hingegen bewertet die MHD-
Beschriftungen an jedem einzelnen Beutel anhand mehrerer Qualitätsmerkmale – sowohl im Stillstand als auch in der Bewegung von bis zu 4 m/s. Ein zweiter LSIS 462i detektiert auf selbige Weise die Qualität eines jeden Codes und nimmt zudem einen Referenzcode-Vergleich vor, so dass die Verpackung auch wirklich das beinhaltet, was sie verspricht. „Eine gute Lesbarkeit der MHDs ist nicht zuletzt auch durch die im LSIS 462i integrierte homogene Beleuchtung gegeben“, fügt Michael Fahr hinzu. Durch ihre eingebauten starken RGB-LEDs ist die neue kamerabasierte Visualisierungsoptik fremdlichtunabhängig und individuell auf jedes denkbare Verpackungdesign anpassbar. Auch kann ihr Fokus automatisch motorisch umgeschalten werden. Es bedarf keines mechanischen Eingriffs oder gar des Öffnens der Kamera durch einen Mitarbeiter. Änderungen der Verpackungseigenschaften können bequem in Rezepturen hinterlegt und mit der Maschinenrezeptur vom Bediener aufgerufen werden.

Einfache Qualitätssicherung und Identifikation
Der in dieser Applikation eingesetzte stationäre Smart-Kamera LSIS 462i von Leuze Electronic vereint jahrzehntelanges Know-how aus dem Bereich der 1D-Codelesung mit Smart-Kamera-Technologie. Sie liest Barcodes, 1D- und 2D-Codes zuverlässig, sowohl gedruckt als auch direkt markiert. Gleichzeitig erkennt sie Mindesthaltbarkeitsdaten. Die Messtechnologie der Smart-Kamera kann im Prozess Messergebnisse mit einfließen lassen oder für die Formatumstellung eine Verstellhilfe geben, die Position der Druckmarke schnell zu finden. Der Bediener bekommt die Richtungen der notwendigen Verstellungen angezeigt. Damit werden drei Aufgabenstellungen mit einer einzigen Kameravariante erfüllt. Dies stellt im Vergleich zur OCR-Lesung für High-Speed-Anwendungen eine wirtschaftliche und kostengünstige Lösung dar.
Aufgrund seiner Speicherfunktion kann auch der Kontrastsensor KRTM20 bis zu 128 Kontrastwerte zeitgleich speichern. So sind schnelle Produktwechsel und damit ein hoher Durchsatz auch im Bereich der Druckmarkenregelung möglich. Durch seine integrierten homogenen und enorm fremdlichtunabhängigen LEDs ist der LSIS 462i flexibel auf unterschiedliche Verpackungsdesigns anpassbar. Die Smart-Kamera lässt sich mittels reproduzierbarer, mechanischer Befestigung – konstruiert von SN Maschinenbau – einfach integrieren. Referenzcodevorgabe und Programmwechsel erfolgen direkt von der Steuerung, ohne manuellen Eingriff. Auch das Umstellen des Fokus erfolgt vollautomatisch. Ein integriertes Display macht die Diagnose für die Inbetriebnahme und Justage im Betrieb direkt am Gerät möglich. Auch die Software ist direkt in der Smart-Kamera enthalten. Die Konfiguration erfolgt direkt über webConfig, so dass keine separate Parametrier-Software notwendig ist. Dieses web-basierende, vom Betriebssystem unabhängige Software-Tool erleichtert die Inbetriebnahme enorm und spart Kosten.