Parallel zur Süsswarenmesse ISM präsentierte die ProSweets Cologne, internationale Zuliefermesse für die Süsswarenwirtschaft, vom 1. bis 4. Februar 2015 die Innovationen und neue Technologien für Herstellungsprozesse und Verpackungen. Viel Aufmerksamkeit zog bei den Besuchern die Pickerlinie am Stand der Gerhard Schubert GmbH auf sich.

Schubert informierte auf der ProSweets in Köln über das umfassende Leistungsspektrum der TLM (Top-Loading-Maschine)-Technologie für die Süsswarenindustrie. Die ausgestellte Pickerlinie war mit dem neuen 3D-Scanner ausgestattet sein, der attraktive Optionen unter anderem für die Qualitätskontrolle bereithält. Beim Verpacken von Süssigkeiten, Snacks und Backwaren steht die Bilderkennung häufig vor schwierigen Herausforderungen. Typisch sind Krümel auf dem Produktband oder kontrastarme Artikel wie Schokoladenkekse mit Schokoladenguss.

Grenzen der Vision-Systeme überwinden

Wo herkömmliche Vision-Systeme oft an ihre Grenzen stossen, kann Schubert jetzt eine Lösung bieten. Aus den Daten des 3D-Scanners ermittelt das Vision-System einer TLM-Verpackungsanlage die dreidimensionale Form des zu verpackenden Produkts. Die 3D-Information macht die Bilderkennung robuster und sicherer, denn Bandverschmutzungen, Krümel etc. liegen in der Regel tiefer als die Produkte selbst und können demnach aufgrund ihrer niedrigen Höhe ignoriert werden. Ebenso werden Produkte in kontrastarmen Bildern besser als in herkömmlichen 2D-Bilderkennungssystemen identifiziert. Eine TLM-Anlage mit dem neuen Scanner stellt 3D-Defekte fest. Sie identifiziert zum Beispiel im Produktstrom genau den braunen Sandwichkeks mit brauner Creme, bei dem das Deckelteil fehlt, und schleust ihn aus. Bei gleichmässiger Produktdichte kann das TLM-Vision-System zudem das Gewicht jedes Produkts ermitteln. Somit wird es möglich, beim Gruppiervorgang einzelne Produktformationen innerhalb eines definierten Gewichtsbereichs zu vervollständigen.

Vom Picken bis zum Palettieren

Die ausgestellte Verpackungsmaschine zeigte einen Pick-und-Place-Vorgang, bei dem TLM-F44-Roboter weisse und braune Bärchen von einem weissen Produktband aufnahmen und in einer Formation auf Transmodulen ablegten. Mit den bewährten TLM-Standardkomponenten kann Schubert darüber hinaus viele weitere Verpackungsfunktionen konfigurieren. Süsswarenhersteller erhalten auf Wunsch eine hochkompakte Anlage, die nach dem Pick-und-Place-Vorgang auch kartoniert und palettiert. Das Tiefziehen von attraktiven Kunststoffverpackungen steht ebenfalls zur Wahl. Für den Transport von Produkten, Schachteln und Kartons sowie für weitere Funktionen setzt Schubert das patentierte TLM-Transmodul – den einachsigen, schienenbasierten Roboter. Die Energie- und Datenübertragung funktioniert kontaktlos. Das TLM-Transmodul als zuletzt eingeführte Standardkomponente hat die Kompaktheit der TLM-Anlagen weiter erhöht. Darüber hinaus lassen sich oftmals für einzelne Verpackungsaufgaben neue, effizientere Lösungen finden, was wiederum zu einer Reduzierung von Mechanik führt. Bei einem geringerem Platzbedarf steigt damit die Anlageneffizienz noch mehr.


Beat De Coi, Gründer der Cedes AG, erstellte eine Fabrik für optische Halbleiter. Die neu gegründete Espros Photonics Corporation, epc, deren Verwaltungsratspräsident De Coi ist, stellt Photonics-Chips (das Wort Photonics setzt sich aus Photon, Lichtteil und Elektronik zusammen) nach kundenspezifischen Anforderungen her. «Dazu waren bisher derzeit nur wenige Halbleiterfabriken in den USA und Japan befähigt», so De Coi. Die bestehenden Fabriken waren nach seinen Worten auf Kamerachips in riesigen Mengen spezialisiert und es war für Cedes nicht einfach, in ihrem Nischenmarkt einen guten Lieferanten der industriellen Photonics-Halbleiter zu finden. Die Schwierigkeit bestehe darin, optische Signale und Datenverarbeitung auf einem Chip zu vereinen; das sei mit Standardprozessen nicht zu bewerkstelligen. Der in Landquart domizilierte Hersteller optoelektronischer Sensoren zählt auch zu den wichtigsten Abnehmern der epc. Die Investitionen für die unweit von Cedes gelegenen Chipfabrik belaufen sich auf rund 100 Mio. Franken.


 

Zunehmende Miniaturisierung

Die Entwicklung neuer Sensoren im Zusammenspiel mit den Auswerteeinheiten basiert auf der zunehmenden Miniaturisierung von mikroelektronischen Bauelementen, der Vernetzung von Sensoren und der schnellen Verarbeitung der Signale. Anwendungen zielen auf Zuverlässigkeits- und Sicherheitsbedürfnisse aller Art (Industrie, Automobil, Umwelt) und die Vereinfachung des täglichen Lebens. Komplexe Aufgaben werden zukünftig durch Integration verschiedener Sensorquellen innerhalb programmierbarer Auswerteeinheiten deutlich schneller bearbeitet. Die Vernetzung von kostengünstigen, miniaturisierten Sensoren ermöglicht die dezentrale Überwachung einer Vielzahl von Einzeldaten, die von der Fertigungstechnik über die Steuerung von Warenströmen und der Umweltanalytik bis hin zum betreuten Wohnen vorteilhaft eingesetzt werden. Die Fachzeitschrift swisspack international berichtet regelmässig über die neusten Entwicklungen in diesem Bereich.


 

Die neue wenglor InoxSens-Reihe ist die innovative Sensorik-Branchenlösung für die Food&Beverage- und Pharmaindustrie. Die geniale Systemlösung lässt Sensorik mit Maschinentechnik verschmelzen. Die neue Reihe bietet Sensoren, die spezielle Anforderungen an Hygiene und Reinigung der Industrie optimal erfüllen. Die bewährten Sensorfunktionen werden in ein extrem robustes Gehäuse aus hochqualitativem Edelstahl integriert. Alle InoxSens-Produkte sind wasserdicht und vollkommen resistent gegen Chemikalien. Selbst Reinigung mit Hochdruck beeindruckt diese Sensoren nicht. Die optischen InoxSens-Sensoren und die weiteren InoxSens-Systembestandteile, wie Befestigungsrohre und -konsolen, erweitern nun die InoxSens-Reihe. wenglor-Geschäftsführer Fabian Baur: «Das Inoxsens-System verbindet Funktionalität und Design mit den Branchenanforderungen perfekt.» Um einen der grossen Vorteile der InoxSens-Systembestandteile zu beschreiben, hilft ein Bild: Wie an einem Ei fliessen Wasser und Schmutz ab, ohne die Schale zu verletzen oder sich in Nischen abzusetzen. Möglich macht das ein lasergeschweisstes Edelstahlgehäuse aus hochwertigem Edelstahl V4A (1.4404/316L), das korrosionsfrei und reinigungsmittelbeständig ist. Die Kunden erwarten jedoch nicht nur, dass Einwirkungen von aussen dem Sensor nichts anhaben; sie fordern auch, dass der Sensor komplett aus lebensmittelechten Materialien mit FDA-Zulassung besteht. Der neue optische Sensor erfüllt diese Erwartung: Die Optik aus Glas oder Kunststoff ist unverlierbar eingebaut. «Die Pharmaindustrie reinigt häufig mit Ethanol und bevorzugt daher eine Optik aus Glas; Kunststoff würde beim Reinigen eintrüben. Die Lebensmittelindustrie zieht eine Linse aus Kunststoff vor, da es in vielen Lebensmittelbetrieben ein Glasverbot gibt. Die Kunden können bei InoxSens wählen, welche Optik ihren speziellen Anforderungen entspricht. Befestigt man die Sensoren oder stellt man sie ein, bleibt die spaltfreie Einheit des Sensors mit der Maschine bestehen: Die Befestigung erfolgt nahtlos durch die Befestigungsrohre mit InoxLock. Dieser verbindet die Systembauteile ohne Schrauben - ein weiterer Hygienefaktor in der neuen InoxSens Serie. Das Sensor-System wird fast unsichtbar in die Anlage integriert; es entsteht ein Komplettsystem aus einem Guss.

 


Warnschilder überflüssig

Laser Klasse 1 Sensoren machen Warnschilder wie «Laserstrahlung - Nicht in den Strahl blicken» überflüssig, da sie unbedenklich für das menschliche Auge sind. Die Sensoren haben die geringste Laserleistung nach EN60825-1. Eine beschichtete Optik macht die Sensoren resistent gegen Kratzer und Verschmutzungen. Die niedrige Leistungs- und Energiedichte überzeugt. Laut Lexikon wird die Laserschutzklasse 1 wie folgt beschrieben: Sicher unter vernünftigerweise vorhersehbaren Bedingungen. Augenschutz und Schutzkleidung sind beim Einsatz der Sensoren genauso wenig notwendig wie ein Strahlfänger oder -abschwächer. Statt Warnschilder genügt eine Kennzeichnung auf dem Gerät. wenglor bietet seinen Kunden weltweit Laser Klasse 1 Sensoren an: Einweglichtschranken, Spiegelreflexschranken, Reflextaster mit Hintergrundausblendung und Lichtlaufzeitsensoren für Messaufgaben. Ein Sonderkatalog steht den Kunden im pdf-Format zur Verfügung.


In-line Qualitätskontrolle von Blisterverpackungen

Compar AG liefert Lösungen im Bereich der industriellen Bildverarbeitung und Robotik. Für die Qualitätskontrolle mit Visionsystemen kommen je nach Aufgabenstellung PC-basierte Systeme oder intelligente Kameras zum Einsatz. Im Rahmen der Qualitätssicherung werden Blisterverpackungen von Kontaktlinsen auf mehrere Kriterien hin geprüft:

  • Korrektheit der Beschriftung (Dioptrien, Expire Date, Lot Number)
  • Lesung und Qualitätsbeurteilung des 2D Datamatrixcodes
  • Position des Druckbildes relativ zum Blister
  • Vollständigkeit und Unversehrtheit des Siegelrandes.

Für die Prüfung werden jeweils 10 Blister auf einem Palett präsentiert. Die Zykluszeit für die gesamte Prüfung darf maximal 2s betragen. Die Resultate der Inspektion müssen vom Visionsystem an die SPS kommuniziert werden. Als Vorgaben zur Inspektion werden Daten wie Stärke der Linsen (Dioptrien) vorgängig von der SPS an das Visionsystem kommuniziert. Die Anforderungen für eine Validierung nach den Standards der Pharmaindustrie werden vom System bereits standardmässig erfüllt. Die Illustration zeigt ein Kamerabild für die verschiedenen Prüfungen von 2D Datamatrixcode, OCV, Druckbildposition und Versiegelung.

Lösung Hardware:
Auf Grund der gleichzeitig durchzuführenden verschiedenen Prüfungen wird ein PC-basiertes System «visionexpert» eingesetzt. Damit die 10 Blister mit genügender Auflösung und Detailtreue aufgenommen werden können, wird eine Digitalkamera Sony XCD-SX910 eingesetzt. Um alle Qualitätskriterien prüfen zu können, wird für die Beleuchtung eine Kombination aus Auflicht und Durchlicht verwendet. Die Kommunikation mit der SPS wie Triggersignal und gut/schlecht-Entscheide gehen über eine Parallelschnittstelle mit Optokopplern. Die Sollvorgaben für die Beschriftung werden als ASCII-String über RS232 von der SPS an das Visionsystem übertragen.

Lösung Software:
Mit dem System visionexpert werden die Anforderungen bezüglich Flexibilität des Prüfablaufs, Parametrierung, Validierung, Dokumentierung und Rückverfolgbarkeit erfüllt. Die Software muss die Funktionalität bieten für die Lesung und Qualitätsbeurteilung des 2D Datamatrixcode, für die Überprüfung der Schrift (Optical Character Verification = OCV) und für die allgemeinen Aufgaben der Bildverarbeitung wie Kantenmessung, Lagemessung des Druckbildes usw. Zur Erfüllung dieser Anforderungen verwendet visionexpert die Bildverarbeitungsbibliotheken von Cognex.


Neuer Farbsensor für die industrielle Farberkennung


Für dunkle Farbtöne oder schlecht reflektierende Oberflächen reicht die Empfindlichkeit konventioneller Farbsensoren oft nicht aus. Balluff hat deshalb den neuen integralen RGB-Farbsensor BFS 27K im Programm, der zusätzlich zur den Farbwerten auch die Helligkeit berücksichtigt. Das ist z.B. immer dann erforderlich, wenn Prüflinge trotz Perforationen oder strukturierten Oberflächen und damit unterschiedlich reflektierenden Bereichen zuverlässig erkannt werden sollen. Typische Anwendungsbereiche für das robuste Gerät, das mit Schaltfrequenzen von bis zu 1,5 kHz arbeitet, gibt es bei Qualitätskontrollen, z.B. in der Montage-, Handhabungs- und Verpackungstechnik. Die Bedienung und Parametrierung ist einfach und praxisgerecht. Die drei Sensor-Ausgänge lassen sich direkt am Gerät im Teach-in-Verfahren einstellen und parametrieren. Dabei kann man jeweils bis zu 10 Toleranzstufen definieren und verschiedene Auswertealgorithmen wählen. Noch komfortabler geht es mit der passenden Software. Hier lassen sich bis zu 20 Referenzwerte definieren. Bei unterschiedlichen Prüfaufgaben entstehen dann keinerlei Umrüstzeiten.

Umfassende Einsatzmöglichkeiten der Farbsensorik


Balluff hat sein optoelektronisches Produktprogramm um die neuen Farbsensoren der Serie BFS 27K erweitert. Diese Sensoren sind hochempfindliche Messgeräte und eignen sich deshalb auch zum Erkennen dunkler Farben. Herausragende Merkmale sind zum einen kürzeste Ansprechzeiten für Anwendungen bei hohen Geschwindigkeiten und zum anderen die hohe Farbempfindlichkeit insbesondere gegenüber dunklen Farben und Objekten mit geringer Reflektivität. Selbst kleine Farbabweichungen bei Qualitätskontrollen von Textilien, Leder oder Kunststoffen, lassen sich erkennen. Diese Farbsensoren haben drei unabhängige Ausgänge. Die Einstellung und Parametrierung erfolgt über Teach-in. Am Sensor selbst werden die Einstellungen am Display angezeigt. Bei den Varianten mit RS 485 Schnittstelle können die einzelnen Ausgänge zusätzlich über Software über ein Visualisierungsgerät angezeigt werden. Zur Feinabstimmung haben die Farbsensoren verschiedene Auswertealgorithmen für Farbart und Intensität und 10 Toleranzstufen. Farbsensorik findet sich wieder im gesamten Umfeld der Robotik, Automation und Qualitätssicherung sowie in Produktionsprozessen. Qualitätssicherungsmassnahmen, die Selektion von Teilen nach Farbe oder auch die Erkennung von Farben bei Kabeladern sind mögliche Aufgabenstellungen, die der Farbsensor BFS 27K bestens löst. Passendes Zubehör wie Haltewinkel oder Steckverbinder hält Balluff in seinem umfangreichen Produktprogramm bereit.

Schlanke Lichtgitter


Lichtgitter übernehmen in Maschinen und Anlagen wichtige Aufgaben in der Absicherung von Gefahrenbereichen sowie der Erfassung von Objekten. Dabei sind die Ansprüche hoch. Modernes Design verlangt nach schlanken Komponenten, die sich auch bei engen Platzverhältnissen einbauen lassen. Kürzere Zykluszeiten erfordern leistungsstarke Lichtgitter, welche die Objekt-Daten auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten zuverlässig erfassen. Mit den Sicherheitslichtgittern Safe200 und Safe400 sowie dem messenden Lichtgitter Object100 eröffnet der Optosensorik-Spezialist Cedes dem Anlagen- und Maschinenbau neue Möglichkeiten sowohl bei Neukonstruktionen als auch bei Nachrüstungen. Denn alle drei Lichtgitter-Systeme finden mit ihrem extrem kompakten Querschnitt von 15 x 20 mm auch dort Platz, wo andere Systeme aufgrund ihrer Grösse nicht eingesetzt werden können. Dabei ist Safe400 das weltweit kleinste Sicherheitslichtgitter, das die Sicherheitskategorie 4 nach EN 95411 erfüllt. Das messende Lichtgitter Object100 brilliert neben seiner Kompaktheit vor allem durch die hohe Abtastrate von 40-s pro Strahl. Objekte, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, werden so sicher erfasst.

Neue Laser-Gabellichtschranken


Die wenglor sensoric ag bietet das weltweit grösste Angebot an Lasersensoren. Mit Neuentwicklungen baut das Unternehmen seine Führungsposition in diesem Marktsegment nochmals aus. Zehntausend Objekte pro Sekunde erfassen die beiden neuen Laser-Gabellichtschranken aufgrund ihrer kurzen Reaktionszeit von 50 ms. Der feine Laserlichtstrahl, der nicht divergent ist, bewirkt eine gleichbleibende Präzision über die gesamte Gabelöffnung bei einer Wiederholgenauigkeit von 5 mm. Eine differenzierte Teach-In-Technologie erlaubt einen mühelosen Abgleich der Schranken auf unterschiedliche Objekte, auch transparente. Selbst Klarglas kann mit diesen Schranken erkannt werden. Mit Hilfe des roten Laserstrahls ist der Sensor leicht auf die gewünschte Abfrageposition am Objekt auszurichten. Einstellbare Zeitverzögerungen erlauben eine sichere Auswertung des Schaftsignals für nachfolgende Auswertegeräte. Die mit völlig identischen Leistungsmerkmalen aufwartenden Gabellichtschranken werden in den Breiten 30 und 80 mm mit PNP und NPN Ausgangsstufen angeboten, die wahlweise als Öffner oder Schliesser programmiert werden können.

Erkennung transparenter Objekte


Die Reflexions-Lichtschranken von Leuze electronic AG im nur 30x10x14 mm kleinen Gehäuse zeichnen sich durch eine stabile Schaltschwelle und eine speziell hohe Empfindlichkeit aus. Damit lassen sich auch feine Lichteffekte von transparenten Objekten, wie Folien oder Glas, erkennen. Die standardmässig eingebauten Polarisationsfilter unterdrücken dabei allfällige Spiegelungen. Die Empfindlichkeit ist einstellbar und eine Einstellhilfe (blinkende Anzeige-LED) erlaubt eine optimale Anpassung an die Applikation. Die Sensoren besitzen ein robustes Polycarbonat-Gehäuse mit Schutzart IP67. Mit 10-30 VDC Versorgungsspannung und antivalenten Schaltausgängen eignen sie sich hervorragend im industriellen Umfeld. Die maximale Schaltfrequenz von 1000 Hz erlaubt die sichere Erfassung auch schneller Vorgänge. Die Sensoren sind standardmässig mit Festkabel oder M8-Stecker ausgerüstet. Alle Geräte beinhalten modernste Elektronik mit speziell wirkungsvoller Fremdlichtunterdrückung und hochwertigen Schutzbeschaltungen. Sie sind unempfindlich gegenüber Fremdlichtquellen (auch HF-Lampen) und funktionssicher auch bei gegenseitiger Gerätemontage (cross-talk-Unterdrückung).