100-Prozent-Etikettenkontrolle
Fehlerfreie Etikettenkontrolle bei der Käseherstellung
Die Kaiser Engineering GmbH entwickelt und baut seit 1972 u.a. Anlagen, die in der Produktion namhafter Käsehersteller im Einsatz sind. Auch FDA-konforme Konstruktionen für die Lebensmittelbranche oder GMP-konforme Systeme für die Pharmaindustrie zählen zu den Aufgabenstellungen des Schweizer Unternehmens. Die langjährigen Erfahrungen bei der Entwicklung von Anlagen zur Lebensmittelherstellung kamen auch in einem Auftrag zugute, bei dem die Etiketten von Käseverpackungen gelesen, überprüft und ausgewertet werden müssen.
Bild 1 | Die Käseverpackungen laufen an dieser Station von links kommend unter dem Bildverarbeitungssystem hindurch und werden nach der Inspektion von einem Roboter in Transportkisten abgelegt. (Bild: Kaiser Engineering)
Der Kunde ist dabei ein in der Schweiz und international bekanntes Unternehmen, das sich auf die Herstellung und den Vertrieb von Milchprodukten sowie auf die Käseveredlung spezialisiert hat. „Früher wurden auf den Etiketten der Käseverpackungen nur die Anwesenheit des Barcodes kontrolliert, nicht jedoch die restlichen Informationen“, beschreibt der stellvertretende Geschäftsführers von Kaiser engineering Roger Schweingruber die noch vor wenigen Monaten vorliegende Situation. „Das war so für den Käsehersteller nicht mehr akzeptabel, zumal die Geschwindigkeit in der Anlage zur Käseverpackung inzwischen sehr hoch ist, so dass diese Überprüfung nur noch automatisiert erfolgen kann. In enger Zusammenarbeit mit der Fabrimex Systems AG haben wir für diese Aufgabenstellung eine Lösung entwickelt, die heute für eine zuverlässige 100%-Kontrolle aller Etiketten und sämtlicher darauf abgebildeten Daten sorgt.“
Bild 2 | Die IP67-Kameras der ECO-Reihe stellen die Basis der Etikettenprüfung an den Käseverpackungen dar. (Bild: SVS-Vistek GmbH)
Optimal angepasst
Die ebenfalls in der Schweiz angesiedelte Firma bietet OEM- und Systemlösungen für die Automatisierung und Qualitätskontrolle in zahlreichen Branchen an und arbeitet schon seit vielen Jahren mit Kaiser engineering zusammen. Obwohl er im eigenen Unternehmen bereits auf große Erfahrungen zum Thema Bildverarbeitung zurückgreifen kann, sieht Roger Schweingruber die Fabrimex Systems als die absoluten Bildverarbeitungsexperten an. Sein Team integriert die von Fabrimex ausgewählten Bildverarbeitungskomponenten in die Sondermaschinen und Anlagen und übernimmt auch die Programmierung für die Kaiser engineering Kunden. Fabrimex Systems ist in der Schweiz bereits seit vielen Jahren der Vertriebsweg für die Industriekameras der SVS-Vistek. Thomas Graf, Verkaufsleiter bei Fabrimex, schätzt an den Kameras u.a. das breite Angebot und die hohe Flexibilität: Im Fall der Anlagen für die Prüfung der Etiketten auf verpackten Käseportionen stellte Thomas Graf in Zusammenarbeit mit Kaiser engineering ein Bildverarbeitungssystem zusammen, das auf den IP67-geschützten GigE-Vision Kameras vom Typ ECO 625 respektive ECO 815 mit 5 und 9MP Auflösung basiert. Je nach Anforderung kommt sogar die 12MP Variante dieser Kamerareihe zum Einsatz. Eine Besonderheit der Geräte ist der integrierte zwei- oder vierkanalige Blitzcontroller, der direkt über die Kamera angesteuert werden kann. „Diese Eigenschaft hat für den Anwender den Vorteil, dass er bei der Integration erheblich Zeit, Platz und Kosten spart. Zudem muss er nur ein statt zwei SDKs nutzen und miteinander synchronisieren. Das reduziert den Aufwand deutlich“, hebt Thomas Graf hervor. Roger Schweingruber kann das bestätigen: „Unser Aufwand und unsere Kosten für die Anbindung der Kameras an diese Anlage und an die Auswertesoftware lagen erheblich unter dem, was sonst üblich ist.“ Eine weitere Eigenschaft der eingesetzten Kameras führt ebenfalls zu einer einfacheren und schnelleren Entwicklung des Gesamtsystems, betont Thomas Graf: „Die SVS-Vistek Kameras unterstützen das so genannte Safe-Trigger-Konzept, bei dem das Triggersignal von Störungen befreit wird.“ Als zusätzliches Argument für die Kameras nennt Thomas Graf das staub- und wasserdichte IP67-Gehäuse der eingesetzten Kameras, die damit ohne zusätzliches Extragehäuse in Anwendungen zur Lebensmittelproduktion eingesetzt werden können. Auch das M8/M12-Steckerkonzept, das dem Feldverkabelungsstandard entspricht, gewährleistet die erforderliche Dichtigkeit für die Säuberung mit Hochdruckreinigern.
Zahlreiche Etikettenvarianten
Da die Verpackungen und Etiketten beim Blitzen aufgrund ihrer Materialien zum Glänzen neigen, was die nachfolgende Auswertung erschweren würde, entwickelte Kaiser engineering eine spezielle tunnelförmige, indirekte Beleuchtungseinheit auf Basis von zwei LED-Leuchten von Effilux. Die auf diese Weise aufgenommenen Bilder können dann über den Matrox Design Assistant 5, der auf der eingesetzten Bildverarbeitungssoftware MIL von Matrox Imaging basiert, problemlos ausgewertet werden. Die gesamte Bildauswertung läuft auf einem lüfterlosen Industrie-PC von Fabrimex Systems. „Es gibt in dieser Anlage rund 150 verschiedene Etikettentypen, auf denen je nach Käsesorte und Kunde unterschiedliche Daten aufgedruckt sein können. Eine angebundene Datenbank liefert dem Bildverarbeitungssystem daher zunächst Informationen über die Daten, die auf dem aktuellen Etikett geprüft und gelesen werden sollen“, erklärt Roger Schweingruber. „Die auf jedem Etikett gelesenen Daten werden dann im Anschluss an das übergeordnete SAP-System übergeben und gespeichert.“ Roger Schweingruber nennt noch eine weitere Besonderheit der Anlagen: „Jeder Kunde kann selbst entscheiden, welche Daten er auf den Etiketten haben möchte. Für unsere Anlagen bedeutet dies, dass wir die Visionsysteme möglichst flexibel gestalten müssen, um z.B. auch eine sprachunabhängige Auswertung zu ermöglichen.“ Als Beispiele nennt er das Lesen von Gewichten in amerikanischen Einheiten oder von Daten in kyrillischer Schrift. „Dies erreichen wir mit der Visionsoftware Design Assistant 5, die auch eine integrierte Rezeptverwaltung hat.“ Die Anforderungen an die Bildverarbeitung sind dabei anspruchsvoll: Bei einer Bandgeschwindigkeit von rund 1m/s bleiben maximal 150ms Zeit, um zwei Codes und bis zu 20 zusätzliche Prüfungen von Texten, Datumsangaben, Logos oder Dimensionen auf jeder Verpackung zu lesen und auszuwerten. Als mögliche Fehler nennt Roger Schweingruber, dass kein oder ein falsches Etikett auf der Verpackung aufgebracht wurde, sowie nicht lesbare, nicht gelesene oder falsch ausgewertete Etiketten. „Derzeit stoppt die Maschine, sobald fünf Fehler erkannt wurden, um eine manuelle Nachprüfung durchzuführen. Für künftige Anlagen haben wir jedoch das Ziel, auch diesen Schritt komplett automatisiert zu tun“, so Roger Schweingruber.
