Automatisierung

Optische Inspektionssysteme minimieren Produktverschüttung

Mettler-Toledo: Telezentrische Objektive und CIVCore Software sorgen für Messgenauigkeit und Effizienz an Kunststoffrohlingen

21.08.2014 -

Moderne optische Inspektions­systeme erkennen fehlerhafte Kunst­stoffrohlinge noch vor Erreichen der Abfüllanlage - und minimieren so das Risiko kostspieliger Produktverschüttungen.

Zeit ist Geld - das wusste Benjamin Franklin schon vor über 250 Jahren. Seine Worte sind heute aktueller denn je und spielen gerade bei der Herstellung von Lebensmitteln, Getränken, Konsumprodukten oder Pharmaka eine wichtige Rolle. Wer effizient produzieren will, dem bleibt von der technischen Formung des Kunststoffbehälters bis zum Versand des fertigen Produkts nur wenig Zeit. Entsprechend schnell muss die Befüllung vonstattengehen: Die leeren Flaschen fahren Stoß an Stoß in Sechser- oder Achterreihen in eine Mehrkopfabfüllanlage hinein, dort schieben sich Lanzen automatisch in ihren Mündungsbereich und füllen das Produkt ein. Gerät ein fehlerhafter Rohling, wie etwa eine Kunststoffflasche mit nicht spezifikationsgerechter Halshöhe, falschem Durchmesser oder Gewindefehler in den Abfüllprozess, kommt es zur Produktverschüttung. Die verursacht im besten Fall nur Ausfallzeiten, um die Anlage zu reinigen, zieht aber im Worst Case die Produkte und Anlagen in der Umgebung in Mitleidenschaft.

Eine effiziente Möglichkeit, um Produktverschüttungen durch schiefe Hälse vorzubeugen, besteht darin, die Rohlinge noch vor Erreichen der Abfüllanlage auf ihre Integrität hin zu untersuchen und fehlerhafte Exemplare auszusortieren. Die Industrie setzt hierbei vermehrt auf automatisierte optische Inspektionssysteme. Deren integrierte Kameras sammeln Daten über Außenabmessung, Halshöhe und Gewindebreite der leeren Behälter und gleichen diese mit einem im Industriecomputer gespeicherten Idealbild oder kalibrierten Raster ab. Anschließend bestimmen Algorithmen darüber, ob der geprüfte Rohling akzeptiert oder ausgeschleust wird.

Telezentrische Technologie

Moderne optische Inspektionslösungen wie die RPC-Systeme von Mettler-Toledo CI-Vision vermessen die Flaschenhälse in der Durchlaufbewegung, während die Rohlinge hintereinander aufgereiht auf einem Fließband durch das System geschleust werden und erreichen so Stückzahlen von bis zu 600 pro Minute. Ermöglicht wird die hohe Messgeschwindigkeit durch telezentrische Objektive, die im Gegensatz zu ihren endozentrischen Pendants die perspektivische Verzerrung des Feldes eliminieren, wodurch sich exakte, wiederholbare Messungen an beliebigen Stellen im Sichtfeld durchführen lassen. Für eine höchstmögliche Bildqualität innerhalb des Sichtfeldes sorgt telezentrisches Hintergrundlicht, das die Kunststoffbehälter nicht konisch, sondern parallel ausleuchtet und auf diese Weise eine gleichmäßige Kontur auf dem Objektiv hervorruft. Durch die Anordnung der Lichtquelle hinter dem zu überprüfenden Rohling entsteht Gegenlicht, das die Graustufenpixel im Übergang von Hell zu Dunkel reduziert und einen hohen Kontrast sowie scharfe Konturen hervorruft - ideale Bedingungen für akkurate Messergebnisse.

Flexible Produktwechsel

Ein zentraler Aspekt bei der optischen Produktinspektion ist die eingesetzte Software, schließlich gewinnt erst sie aus den aufgenommenen Bildern die tatsächlichen Messwerte. Die von Mettler-Toledo CI-Vision eingesetzte Software CIVCore hält die internationalen Six-Sigma-Präzisionsstandards ein und gewährleistet Messgenauigkeiten bis zu 0,1 mm in der Durchlaufbewegung. Dank intuitiver Benutzeroberflächen ist die Software leicht zu bedienen und sie verfügt zudem über einen Artikelspeicher, aus dem verschiedene Inspektions-Setups geladen werden können. Ändert sich der zu inspizierende Kunststoffbehälter, fahren Lichtquellen, Kameras und Objektive automatisch in die vordefinierte, exakt auf das neue Format abgestimmte Position - flexible Produktwechsel sind so jederzeit möglich. Werden in allen Bereichen Geräte mit der gleichen Software eingesetzt, lassen sie sich leicht zu einem kompatiblen, umfassenden Produktinspektionssystem integrieren. Das ist für Unternehmen interessant, die nicht nur den Flaschenhals, sondern den gesamten Behälter überprüfen und neben der optischen Inspektion weitere Produktinspektionslösungen einsetzen.

Kalibrierung über das System hinaus

Um genaue, wiederholbare und reproduzierbare Messergebnisse sicherzustellen, müssen das System selbst und dessen Umgebung, insbesondere die Faktoren Fremdlicht und Längenausdehnungskoeffizient, ordnungsgemäß kalibriert werden. Während sich durch Fremdlicht hervorgerufene Störreflektionen wirkungsvoll durch die Einhausung der optischen Inspektionslösung verhindern lassen, gestaltet sich die Berücksichtigung des Längenausdehnungskoeffizienten komplizierter. Frisch geformte Kunststoffflaschen verlassen die Anlage mit einer Temperatur von gut 150°C und schließen den Schrumpfungsprozess erst nach 24 Stunden ab. Damit die Produktrestwärme das Messergebnis nicht beeinflusst, muss der Produktionsprozess gleichförmig ablaufen, die Zeitspanne zwischen Behälterausstoß und Behälterinspektion darf nicht variieren. Erst wenn eine rundlaufende, gleichförmige Produktion gewährleistet ist, kann die Kalibrierung des Systems erfolgen.

Wichtig für den Praxiseinsatz: Die optischen Inspektionslösungen von Mettler-Toledo sind auch in der Lage, Daten zu kompilieren und so die Wartungs- bzw. Kalibrierungsprozesse zu erleichtern. Eine steigende Anzahl fehlerhaft produzierter Kunststoffbehälter ist anhand der detaillierten Fehler- oder Chargenprotokolle sofort erkennbar und kann durch entsprechende Gegenmaßnahmen, z. B. Nachjustierungen im System oder eine Erhöhung des Toleranzwerts, behoben werden. Darüber hinaus dienen die erfassten Daten dazu, die Konformität mit Qualitätsstandards zu bewerten, und können Behälterhersteller im Fall von Beschwerden, gerichtlichen Auseinandersetzungen oder behördlichen Kontrollen entlasten.
Grundsätzlich gilt: Je präziser die Kalibrierung der optischen Inspektionslösung und ihrer Umgebung erfolgt, desto einfacher sind Bedienung und Wartung. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, Anbieter von optischen Inspektionslösungen zu beauftragen, die schlüsselfertige Inspektionslösungen liefern und über einen qualifizierten Kundendienst sowie das technische Personal für die Betreuung vor Ort verfügen, um Kundenfragen auch nach der Installation und Abnahme des Systems beantworten zu können.

Kontakt

Mettler-Toledo GmbH

Ockerweg 3
35396 Giessen

0641/507-444
0641/507-127

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