Die Form-, Füll- und Verschließmaschine ‚FMH 80‘ von SN Maschinenbau, speziell für die Lebensmittelbranche.

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Bei der Entwicklung der Form-, Füll- und Verschließmaschine ‚FMH 80‘ ging es den Konstrukteuren von SN Maschinenbau um die Lösung verschiedener Aufgaben mit einem einzigen Kamerasystem. Ziel war es, zum einen die Überwachung des Mindesthaltbarkeitsdatums (MHD) wirtschaftlich zu machen, zum anderen Referenzcodes zu erkennen – auch automatisch umschaltbar beim Produktwechsel – und drittens die Position der Druckmarke auf der Verpackung zu vermessen, um eine Stellgröße (in mm) an einen Servoantrieb ausgeben und im Prozess die Siegelstationen der vertikalen Siegelnähte berichtigen zu können. Hierdurch lassen sich Druckschwankungen auf der Verpackung automatisch korrigieren. Mit dem Maschinen-Neukonzept wurde eine offene, hygienische Maschinenbauform mit reduziertem Teilevolumen realisiert, das versteckte Stellen und Kanten ausschließt und so leicht zu reinigen ist. 

Prüfung von Referenzcodes

Als erste Aufgabe stellt sich die Verifizierung von Referenzcodes. Die in die Ma-schine einprogrammierten Produkte und Rezepturen werden direkt über die Steuerung gewechselt, ohne manuellen Eingriff durch einen Mitarbeiter. Zudem ist eine kontinuierliche Qualitätskontrolle erforderlich, damit der richtige Inhalt tatsächlich in die dafür vorgesehene korrekte Verpackung abgefüllt wird. Hierzu bedarf es einer Visualisierungsoptik, die die Referenzcodes entsprechend liest und gleichermaßen abgleicht. 

Die Wahl von SN Maschinenbau fiel auf das Visualisierungssystem ‚LSIS 462i‘ von Leuze Electronic. Diese kamerabasierte Technologie wird in Kombination mit dem Kontrasttaster ‚KRTM20‘ genutzt, der unterschiedliche Kontrastwerte der Druckmarken der Verpackung speichern kann, die direkt aus der Steuerung heraus abgerufen werden. 

In der Vergangenheit konnten entweder Referenzcodes erkannt werden, die in Form eines Barcodes abgebildet waren, oder aber 2D-Codes. Für zukünftige Aufgabenstellungen von Kunden war es dem Maschinenbauer allerdings wichtig, eine Lösung für Barcodes, Datamatrix- und QR-Codes gleichermaßen vorzuhalten – daher der ‚LSIS 462i‘, der als multicode-fähiger Highspeed-Reader 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 Reader in der Beutelverpackungsmaschine zusätzlich in ein Edelstahlschutzgehäuse mit hoher Schutzart eingebaut.

Mindesthaltbarkeitsdaten prüfen

Druckmarkenvermessung in der Beutelabfüllanlage. Aufgrund der hygienisch anspruchsvollen Umgebung mit zusätzlichem Edelstahlgehäuse und Visualisierung auf einem Industrie-Tablet.

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Eine weitere Herausforderung in dieser Applikation stellt die Prüfung der Lesbarkeit der Mindesthaltbarkeitsdauer-Beschriftungen (MHD) dar. Waren in der Vergangenheit MHD-Codes qualitativ schlecht aufgedruckt, die Daten durch Fehlprägungen in der Verpackungstechnik unleserlich oder der Aufdruck fehlte komplett, ließen sich derart bedruckte Beutel nur mit deutlich teureren Systemen erkennen. Die jetzt eingesetzte Smart-Kamera-Technologie hingegen bewertet die MHD-Beschriftungen an jedem einzelnen Beutel anhand mehrerer Qualitätsmerkmale – sowohl im Stillstand als auch in der Bewegung. Ein zweiter Reader detektiert auf dieselbe Weise die Qualität eines jeden Codes und nimmt zudem einen Referenzcode-Vergleich vor, sodass die Verpackung auch wirklich das beinhaltet, was sie verspricht. Zur guten Lesbarkeit der MHD trägt darüber hinaus die integrierte homogene Beleuchtung bei. Durch ihre eingebauten RGB-LEDs ist die kamerabasierte Visualisierungsoptik fremdlichtunabhängig und individuell auf jedes Verpackungsdesign anpassbar. Zudem lässt sich ihr Fokus automatisch motorisch umschalten, weder mechanische Eingriffe noch ein Öffnen der Kamera durch einen Mitarbeiter sind nötig. Änderungen der Verpackungseigenschaften lassen sich in Rezepturen hinterlegen und mit der Maschinenrezeptur vom Bediener aufrufen.

Die in der Beutelabfüllanlage einge-setzte stationäre Smart-Kamera verbindet 1D-Code-Lesung mit Smart-Kamera-Technologie. So liest das Gerät Barcodes, 1D- und 2D-Codes sowohl gedruckt als auch direkt markiert. Gleichzeitig erkennt es Mindesthaltbarkeitsdaten. Im Prozess lässt die Kamera Mess-Ergebnisse mit ­einfließen oder gibt für die Formatum­stellung eine Verstellhilfe, um die Position der Druckmarke schnell zu finden. Der Bediener bekommt die Richtungen der notwendigen Umstellungen angezeigt. 

Die Gesamtlösung

Der Kontrastsensor kann bis zu 128 Kontrastwerte zeitgleich speichern, was schnelle Produktwechsel und einen hohen Durchsatz auch im Bereich der Druckmarken­regelung ermöglicht. Die Smart-Kamera lässt sich mittels einer reproduzierbaren, mechanischen Befestigung integrieren. Referenzcode-Vorgabe und Programmwechsel erfolgen direkt von der Steuerung, ohne einen manuellen Eingriff nötig zu machen. Ein integriertes Display macht die Diagnose für Inbetriebnahme und Justage im Betrieb direkt am Gerät ­möglich. Auch die Software ist in der Smart-Kamera enthalten. Die Konfigu­ration erfolgt direkt über das webba­sierende, vom Betriebssystem unabhängige Softwaretool ‚webConfig‘, sodass ­keine separate Parametriersoftware notwendig ist.

Autorin:
Martina Schili ist zuständig für Corporate ­Communications/Public Relations bei Leuze Electronic in Owen.