Jahrelang nahmen Hersteller die Etiketten ihrer Produkte in erster Linie als Kanal der Kundenkommunikation wahr. Sie nutzten das Label, um potenzielle Käufer unmittelbar vor der Kaufentscheidung von der Qualität ihres Produktes zu überzeugen, und vermittelten darauf wichtige, mitunter auch regulierte Informationen – von der Mindesthaltbarkeit über die Allergenwarnung bis hin zum praktischen Zubereitungstipp. Heute kommt dem Etikett aber auch mit Blick auf die Kommunikation entlang der Lieferkette eine Schlüsselrolle zu: Ohne detaillierte Auszeichnung gäbe es kein Inventarmanagement, keine Produktspezifizierung, keine Nachverfolgung und kein Tracking – und Produktrückrufe wären ein noch größerer Alptraum, als sie es ohnehin schon sind.

Angesichts der hohen Bedeutung der Produktauszeichnung für den Verbraucherschutz ist die Etikettierung in vielen Bereichen streng geregelt. So ist in vielen Ländern die Ausweisung von Produkt-Barcodes, Chargennummern und Haltbarkeitsdaten inzwischen verpflichtend vorgeschrieben. Darüber hinaus ist selbst da, wo es noch keine gesetzlichen Regelungen gibt, der Druck seitens der Verbraucher oft so hoch, dass die entsprechenden Angaben trotzdem auf der Verpackung zu finden sind. Auch maschinenlesbare, serialisierte Etiketten, wie sie in der Pharma­industrie für verschreibungspflichtige Medikamente ab Februar 2019 verpflichtend sind, halten in der Lebensmittelbranche und bei den Zulieferern vermehrt Einzug.

Fehldeklarationen können teuer werden

Fehlerhafte Beschriftungen bergen in diesem stark reglementierten Umfeld ein hohes Schadenspotenzial: Nicht nur die Abwicklung von Rückrufaktionen geht mit hohen Kosten einher. Weil die Lebensmittelindustrie immer schneller produziert, laufen mitunter Tausende fehlerhafter Produkte vom Band, bis ein falscher Aufdruck entdeckt wird. Muss dann nachgearbeitet oder die Ware sogar umverpackt werden, ist das mit einer Reduzierung der Produktivität und immensen finanziellen Aufwendungen verbunden. Und auch der Imageschaden fällt bei einem solchen Vorfall heute wesentlich dramatischer aus als noch vor einigen Jahren – einfach, weil das Internet ein so wirksamer Multiplikator für negatives Feedback ist.

Optische Inspektionssysteme, die inline automatisiert die Qualität und Korrektheit der Auszeichnung überwachen, stehen daher bei immer mehr Unternehmen hoch im Kurs. Anders als bei den früher gängigen stichprobenartigen Untersuchungen verifizieren moderne Systeme dabei die Angaben auf jedem einzelnen Produkt.

Zu den typischen, aber vergleichsweise schwierigen Aufgaben der optischen Inspektion gehört die Analyse alphanumerischer Zeichenfolgen. Klartext-Sequenzen von Ziffern und Buchstaben kommen in der Lebensmittelindustrie in vielen Bereichen zum Einsatz, beispielsweise bei der Angabe von Serien- und Chargennummern, Mindesthaltbarkeitsdaten oder Serialisierungscodes. Ihr großer Vorteil liegt darin, dass sie für die Anwender – anders als etwa Barcodes – ohne zusätzliches Equipment lesbar und überprüfbar sind. Alternativ dazu lassen sie sich heute aber im Rahmen der optischen Inspektion ebenso automatisiert untersuchen. Dabei sind zwei Verfahren zu unterscheiden:

• Bei der Optical Character Verification (OCV) wird überprüft, ob der aufgebrachte Code mit einem hinterlegten Referenzcode übereinstimmt und ausreichend gut lesbar ist. So lässt sich zum Beispiel verifizieren, ob auf einer Verpackung die korrekte Chargennummer aufgebracht ist.
• Bei der aufwendigeren Optical Character Recognition (OCR) gibt es keine Referenz – stattdessen muss ein unbekannter Text erfasst und ausgelesen werden. Dieses Verfahren wird zum Beispiel genutzt, um neu generierte und aufgedruckte Seriennummern auszulesen.

Die Optical Character Verification

Bei der Optical Character Verification (OCV) wird überprüft, ob der aufgebrachte Code mit einem hinterlegten Referenzcode übereinstimmt und ausreichend gut lesbar ist.

© Mettler Toledo

Bei der OCV erfasst das Inspektionssystem mit einer über dem Förderband angebrachten Kamera die vorbeifahrenden Produkte und wertet die Aufnahmen mit einer Bildverarbeitungs-Software aus. Dabei wird zunächst ermittelt, wo sich die zu analysierende Zeichenfolge auf der Aufnahme befindet. Anschließend definiert das System rund um den Text einen Suchbereich und nutzt – ähnlich wie ein Barcode-Leser – den Kontrast zwischen dem Aufdruck und dem Hintergrund, um die einzelnen Zeichen zu isolieren. Dann gleicht das Inspektionssystem jedes einzelne Zeichen mit dem hinterlegten Referenzbild des Etiketts ab und bewertet den Grad der Übereinstimmung. Wurde ein Zeichen falsch oder unlesbar gedruckt, wird dies spätestens beim Abgleich mit der Vorlage offensichtlich – und die Bewertung fällt entsprechend schlecht aus. Auf diese Weise lässt sich die Qualität und Korrektheit der Auszeichnung schnell und zuverlässig bewerten.

Das Verfahren stößt jedoch an seine Grenzen, wenn kein Referenzbild zum Abgleich vorliegt – zum Beispiel dann, wenn für jede Verpackung eine einmalige Seriennummer generiert und aufgedruckt wird. In diesem Fall weiß das Inspektionssystem nicht, welche Zeichenfolge als nächstes zu erwarten ist. In einem solchen Szenario muss ein optisches Inspektionssystem also in der Lage sein, die unbekannten Zeichen des Serialisierungscodes selbstständig zu entziffern und korrekt zu interpretieren – ein typisches Einsatzgebiet für die OCR.

Die Optical Character Recognition

Bei der Optical Character Recognition (OCR) wird jeder Buchstabe mit jedem einzelnen Zeichen des hinterlegten Fonts abgeglichen und am Ende das Zeichen bestimmt, das dem Erfassten am nächsten kommt.

© Mettler Toledo

Eine OCR muss vor ihrem Einsatz zunächst mit dem Font hinterlegt werden, der für das Bedrucken der Etiketten oder Verpackungen verwendet wird. Die ersten Schritte bei der Inspektion funktionieren dann ähnlich wie bei der OCV: Das System erfasst zunächst ein Bild des Produkts, definiert den Suchbereich, identifiziert die Zeichenfolge und zerlegt sie in einzelne Ziffern und Buchstaben. Anschließend gleicht das System jedes dieser Zeichen mit jedem einzelnen Zeichen des hinterlegten Fonts ab – und bestimmt am Ende das Zeichen, das dem Erfassten am nächsten kommt. Nachdem alle Zeichen analysiert wurden, setzt das System aus den ermittelten Ergebnissen die vollständige Zeichenfolge zusammen.

Das Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass es nur begrenzt eine Bewertung der Ergebnisse vornimmt. Das OCR-Tool weist jedem Zeichen das am besten passende Äquivalent im Schriftsatz zu. Selbst kaum lesbare Ausdrucke werden also in Zeichenfolgen umgewandelt. Aufgrund der schlechten Druckqualität werden die Etiketten dann in der Regel trotzdem beanstandet, einfach weil das vermeintlich am besten passende Zeichen schlichtweg nicht korrekt ist. In vielen Szenarien wird deshalb sicherheitshalber nach der OCR noch eine OCV durchgeführt – was die Zuverlässigkeit steigert, den Inspektionsprozess aber verlängert.

Ein Beispiel aus der Praxis

Inspektionssysteme wie das ‚V2622 Flex-Lite‘ von Mettler Toledo überwachen automatisiert die Qualität und Korrektheit der Produkt­deklaration, so dass diese den immer strengeren Compliance-Vorgaben entspricht.

© Mettler Toledo

Auch in der Getränkeindustrie setzen viele Hersteller auf optische Inspektionssysteme zur Kennzeichnungskontrolle. Ein typischer Integrationspunkt liegt dabei zwischen der Abfüllanlage und der Kontrollwaage. Hat der Getränkekarton die Abfüllanlage durchlaufen, fährt er an den Smart Kameras des optischen Inspektionssystems vorbei. Innerhalb von Sekundenbruchteilen erfassen diese gestochen scharfe Bilder des Produkts und gleichen sie per OCV mit den hinterlegten Referenzbildern ab. Bei der Wahl der Smart Kameras stehen Herstellern verschiedene Modelle mit unterschiedlicher Auflösung, Linsen und Beleuchtungsarten für Schwarz-Weiß- und Farblesungen zur Verfügung.

Geräte, die Kamera-Optionen mit Flüssiglinse bieten, wie etwa das modulare optische Inspektionssystem ‚V2622 Flex-Lite‘ von Mettler Toledo weisen dabei ein besonderes Merkmal auf: Während herkömmliche Modelle mit fester Fokuseinstellung bei jedem Produktwechsel neu angepasst werden müssen, ändert die Flüssiglinse dieser Kamera ihren Fokus ganz ohne bewegliche Teile innerhalb von Sekundenbruchteilen. Dadurch lassen sich während eines einzelnen Inspektionsschrittes Produktmerkmale auf verschiedenen Ebenen kontrollieren. Dies macht es möglich, die Brennweite der Linse zu variieren und so innerhalb kürzester Zeit nacheinander mehrere Bilder in unterschiedlichen Fokus­ebenen aufzunehmen. Beispielsweise kann die Flüssiglinse bei der Kontrolle giebelförmiger Milchgetränkekartons die seitlich angebrachte Nettofüllmenge sowie das auf der oberen vertikalen Lasche aufgedruckte Mindesthaltbarkeitsdatum in nur einem Inspektionsschritt und ohne Neujustierung der ­Kameras kontrollieren. Selbst bei Artikelwechseln – etwa von 1- auf 1,5-Liter-Kartons, bei denen sich die Produktgröße und somit auch der Leseabstand ändern – stellt die Kamera den Fokus automatisch neu ein. Erkennt das Inspektionssystem einen Fehler bei der Deklaration – beispielsweise ein falsches Mindesthaltbarkeitsdatum – wird der Getränkekarton durch einen Ausschleus-Mechanismus (etwa einen Pusher) zuverlässig von der Linie entfernt.

Autor:
Reinhold van Ackeren ist Head of Marketing & Product Management bei Mettler Toledo CI-Vision in Zwingenberg.

Verschärfte Kennzeichnungspflicht

Seit Ende 2014 regelt die EU-Verordnung 1169/2011 – in Deutschland besser bekannt als Lebensmittel-Informationsverordnung oder LMIV – die Kennzeichnung von Lebensmitteln verbindlich. Sie schreibt neben der Mindestschriftgröße die Beschriftung mit der jeweiligen Produktbezeichnung, einer Zutatenliste, detaillierten Herkunftsinformationen und Allergenhinweisen inzwischen eine Reihe weiterer, produktabhängiger Angaben vor. Dazu gehört etwa das Einfrierdatum bei Tiefkühlprodukten. In Kürze wird die Auszeichnungspflicht abermals verschärft: Ab 13. Dezember 2016 ist die Kennzeichnung mit einer einheitlichen, detaillierten Nährwerttabelle EU-weit verpflichtend.