Individuelle Applikation in der Flaschenabfüllung

Analysieren statt ausprobieren

Nicht immer findet sich auf Anhieb eine maßgeschneiderte Sensorlösung für eine Applikation. Insbesondere bei komplexeren Aufgaben können anstelle von zeitaufwendigen eigenen Versuchen technische Machbarkeitsanalysen weiterhelfen.
 Die Applikationsanfrage zu einer Machbarkeitsanalyse kann einfach per App gestellt werden.
Die Applikationsanfrage zu einer Machbarkeitsanalyse kann einfach per App gestellt werden. Bild: IPF Electronic GmbH

Wenn Applikationsspezialisten von IPF Kunden besuchen, dann haben sie mitunter zuvor schon einige Informationen zu einer Anwendung erhalten, für die eine Sensorlösung gesucht wird. Oftmals lassen sich dann anhand ausgewählter Mustergeräte direkt vor Ort potenziell in Frage kommende Lösungen testen und auswählen. Stellt sich indes heraus, dass die Anforderungen an eine Lösung doch komplexer sein sollten, wird nach Möglichkeit eine technische Machbarkeitsanalyse mithilfe kundenseitiger Produktmuster durchgeführt. Zumeist bieten sich Vorversuche bei Anwendungen an, die entweder verschiedenste Messaufgaben z. B. mit analogen induktiven, kapazitiven oder optischen Sensoren beinhalten, oder aber eine Farbbewertung von Objekten z.B. mit True-Color-Farbsensoren erfordern. Aufwendigere Machbarkeitsanalysen werden meist nötig, wenn sich Kamerasensoren als Lösung für eine Applikation anbieten.

Bild: IPF Electronic GmbH

Lösung für Abfüllstation gesucht

In einer Wein- und Sektkellerei werden pro Tag u.a. bis zu 21.000 Flaschen mit Mischgetränken abgefüllt, wobei die Produkte über den Tag wechseln, verbunden nicht nur mit dem Austausch des Getränks, sondern auch der Flaschentypen und verschiedenfarbigen Kronkorken. Für die Abfüllstation wurde eine Lösung basierend auf einem Kamerasensor gesucht, die pro Sekunde je sechs Flaschenverschlüsse auf den korrekten Sitz und etwaige Beschädigungen hin prüfen sollte. Da die verschiedenfarbigen Kronkorken in ihrem Glanzgrad variieren, war zusätzlich eine Beleuchtung erforderlich, die derartige Einflüsse weitestgehend eliminiert. Vor-Ort-Tests schieden indes schon allein aufgrund der hierfür notwendigen Produktionsunterbrechungen aus. Daher erhielt IPF für eingehende Vorversuche einige Flaschenmuster mit fehlerhaften Verschlüssen.

 Im Zuge der Analyse wurde entschieden, die Kronkorken mit der Merkmalsprüfung 'Kantenverlauf' senkrecht von oben über einen kreisförmigen Abtastbereich, der über die Verschlussaußenkontur gelegt wurde, zu prüfen.
Im Zuge der Analyse wurde entschieden, die Kronkorken mit der Merkmalsprüfung 'Kantenverlauf' senkrecht von oben über einen kreisförmigen Abtastbereich, der über die Verschlussaußenkontur gelegt wurde, zu prüfen.Bild: IPF Electronic GmbH

Mit Analysen zum passenden System

Im Labor von IPF wurden anhand dieser Muster verschiedenste Kamerasensoren in Kombination mit möglichen Beleuchtungslösungen getestet, wobei sich eine Kompakt-Kamera der Reihe OC53 im Zusammenspiel mit einer Dombeleuchtung, die ein diffuses, schattenfreies Licht liefert, als beste Wahl erwies. Ein Hauptaugenmerk der Analyse galt der Frage, mit welcher Merkmalsprüfung der leistungsstarken Software zu den Kamerasensoren der korrekte Sitz der Kronkorken auf den Flaschen geprüft werden sollte. Hier identifizierte IPF in Versuchen die Merkmalsprüfung ‚Kantenverlauf‘, bei der eine Objektkontur mit mehreren Suchstrahlen abgetastet und der ermittelte Konturabstand pro Suchstrahl mit festgelegten Bedingungen verglichen wird. In diesem Fall wurden die Kronkorken senkrecht von oben über einen kreisförmigen Abtastbereich, den man über die Verschlussaußenkontur legte, kontrolliert.

Eine Lageerkennung und -nachführung der Softwareprüfwerkzeuge anhand der Deckelkontur sollte zudem gewährleisten, dass leichte Positionsänderungen der Flaschen beim Transport über ein Förderband durch den Kamerasensor automatisch ausgeglichen wurden. Mit der Merkmalsprüfung ‚Kantenverlauf‘ ließ sich sicherstellen, dass sich ein Verschluss vollständig auf einer Flasche befindet. Wird über alle Suchstrahlen ein Konturabstand erfasst, erfolgt eine zusätzliche Prüfung mit einem vordefinierten Differenzwert (Differenz aus Vergleich der Abstände vom längsten und kürzesten Suchstrahl), der den Toleranzbereich für die zulässige Unrundheit oder Ovalität eines Verschlusses markiert. Ist diese zu groß, sitzt der Verschluss nicht korrekt und die Flasche wird aussortiert. Zur Prüfung sämtlicher verschiedenfarbiger Verschlüsse wurde über die Software außerdem pro Verschlussvariante ein separates Prüfprogramm erstellt und hinterlegt.

Weniger Aufwand bei der Inbetriebnahme

Das Praxisbeispiel verdeutlicht, dass eine technische Machbarkeitsanalyse anhand von Kundenmustern durchaus mit hohem Aufwand verbunden sein kann, um die passende Lösung zu erhalten. Nach Abschluss der Analyse erhielt der an der Lösung interessierte Kunde eine detaillierte Beschreibung der Prüfergebnisse inklusive Fotos vom Versuchsaufbau und Auflistung der verwendeten Hardware (Kamerasensor, Objektiv, Beleuchtung). Er profitierte somit in vielerlei Hinsicht: Ihm blieben gleichsam zeitraubende wie aufwendige eigene Versuche erspart und er erhielt eine auf seine Aufgaben abgestimmte Systemlösung, die u.a. durch die Parametrier-Unterstützung vor Ort den Aufwand für die Inbetriebnahme der Gesamtlösung deutlich verringern konnte.

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