Inline-Inspektion von Flaschenrohlingen

Um die strikten Zeitpläne einzuhalten, läuft das Befüllen der Rohlinge vollautomatisiert und bei hohem Tempo ab. (Bildquelle: 06photo – Fotolia.com)

Effizienz spielt bei der Herstellung von Lebensmitteln, Pharmaka und weiteren Konsumartikeln eine entscheidende Rolle. Um die strikten Zeitpläne einzuhalten, läuft das Befüllen der Rohlinge vollautomatisiert und bei hohem Tempo ab. Produktverschüttungen können hier fatale Folgen haben: von kostspieligen Ausfallzeiten bis hin zu Schäden an weiteren Produkten oder Anlagen. Was können Hersteller tun, um solche Worst-Case-Szenarien zu verhindern?

Malscheski Der Hauptgrund für Produktverschüttungen während des Abfüllprozesses sind fehlerhafte Rohlinge, also Kunststoffflaschen, deren Halshöhe, Durchmesser oder Gewinde nicht den Spezifikationen entsprechen. Solche Rohlinge müssen noch vor Erreichen der Abfüllanlage identifiziert und aussortiert werden. Dafür eignen sich automatisierte optische Inspektionssysteme.

Wie läuft die Überprüfung von Rohlingen durch optische Inspektionssysteme ab?

Malscheski Die Kameras der Inspektionslösung sammeln Daten über Außenabmessung, Halshöhe und Gewinde­breite der leeren Behälter und gleichen sie mit einem im PC hinterlegten Idealbild oder einem kalibrierten Raster ab. Anschließend entscheiden Algorithmen darüber, ob der geprüfte Rohling akzeptiert oder ausgeschleust wird.

Haben die Vorab-Überprüfungen Auswirkungen auf die Effizienz des Produktionsprozesses?

Malscheski Keineswegs. Optische Inspektionslösungen wie die CI-Vision-Systeme für das Prüfen von starren Kunststoffbehältern (Rigid Plastic Container, RPC) von Mettler-Toledo vermessen Rohlinge in der Durchlaufbewegung auf dem Fließband und erreichen so Stückzahlen von bis zu 600 Prüfungen in der Minute.

Inline-Inspektion von Flaschenrohlingen

Die Kameras der Inspektionslösung sammeln Daten über Außenabmessung, Halshöhe und Gewindebreite der leeren Behälter und gleichen sie mit einem im PC hinterlegten Idealbild oder einem kalibrierten Raster ab. Anschließend entscheiden Algorithmen darüber, ob der geprüfte Rohling akzeptiert oder ausgeschleust wird. (Bildquelle: Mettler-Toledo)

Auf welche Weise lassen sich derart hohe Stückzahlen erreichen?

Malscheski Die Basis für hohe Messgeschwindigkeiten bilden telezentrische Objektive, die im Gegensatz zu ihren endozentrischen Pendants die perspektivische Verzerrung des Feldes eliminieren. Auf diese Weise lässt sich exakt und wiederholbar messen, an beliebigen Stellen im Sichtfeld der Kamera. Für eine adäquate Bildqualität innerhalb des Sichtfelds sorgt telezentrisches Hintergrundlicht, das die Rohlinge nicht konisch, sondern parallel ausleuchtet und so eine gleichmäßige Kontur auf dem Objektiv hervorruft.

Wie laufen die Messungen auf Grundlage der aufgenommen Bilder ab?

Malscheski An dieser Stelle kommt die Software ins Spiel. Sie rechnet das Bildmaterial in Messergebnisse um. Lösungen, zum Beispiel die Software CIV-Core, halten den internationalen Six-Sigma-Präzisionsstandard ein und ermöglichen ein auf 0,1 mm genaues Messen – wohlgemerkt: in der Durchlaufbewegung. Zudem verfügt die Software über einen Artikelspeicher, der unterschiedliche Inspektions-­Setups enthält. Dies ermöglicht es, dass für jede zu inspizierende Variante die Lichtquellen, Kameras und Objektive automatisch in die vordefinierte, exakt auf das neue Format abgestimmte Position fahren. Produktwechsel sind so jederzeit möglich.

Welchen Stellenwert nimmt das Kalibrieren des Inspektions­systems ein?

Malscheski Das Kalibrieren des Systems ist immens wichtig. Nicht minder bedeutend ist jedoch auch die Kalibrierung der Systemumgebung. Genau genommen ist eine ordnungsgemäß kalibrierte Systemumgebung Grundvoraussetzung dafür, dass das System überhaupt erst kalibriert werden kann.

Können Sie das näher erläutern?

Malscheski Unter der Kalibrierung der Systemumgebung sind in erster Linie die Aspekte Fremdlicht und Längen­ausdehnungs-Koeffizient zu verstehen. Fremdlicht, beziehungsweise die Störreflektionen, die es hervorruft, lässt sich durch die Einhausung der Inspektionslösung leicht kon­trollieren. Dagegen ist das Berücksichtigen des Längenausdehnungs-Koeffizienten komplizierter. Denn frisch geformte Kunststoffrohlinge verlassen die Anlage mit einer Temperatur von rund 150 Grad und schließen den Schrumpfungsprozess erst nach 24 Stunden ab. Damit die Produktrestwärme keinen Einfluss auf das Messergebnis nimmt, muss die Zeitspanne zwischen Ausstoß und Inspektion der Rohlinge bei allen Teilen gleich sein. Erst wenn der Produktionsprozess stabil verläuft, kann der Anwender das optische Inspek­tionssystem kalibrieren. Moderne Inspek­tionslösungen sind übrigens in der Lage, die Unternehmen dabei zu unterstützen.

Inwiefern?

Malscheski Indem sie Daten in detaillierten Fehler- oder Chargenprotokollen kompilieren. Eine steigende Anzahl fehlerhaft produzierter Kunststoffbehälter lässt sich auf diese Weise sofort erkennen und durch entsprechende Gegenmaßnahmen beheben. Darüber hinaus können die erfassten Daten herangezogen werden, um die Konformität mit Qualitätsstandards zu bewerten oder um Behälterhersteller bei behördlichen Kontrollen zu entlasten.

 

Klaus Malscheski
ist Produktmanager für optische Inspektion bei Mettler-Toledo Product Inspection, Giesen.

 

Technik im Detail: Faktoren der Messqualität