Machine Vision Software LinkedIn Showcase page

Industrielle Bildverarbeitung verbessert Verpackungsprozesse

Getränkehersteller verwendet Smartkamera basierendes Inspektionssystems zur Vermeidung von Zähl- und Ausrichtungs-Fehlern

Bei einem Getränkehersteller sind vermehrt Schwierigkeiten bei der Verpackung der Produkte aufgetreten, die sich darin zeigten, dass Getränkekartons nicht richtig ausgerichtet und Mengen falsch erfasst wurden. So kam es zu Kundenbeschwerden und Maschinenstillstandszeiten. Die Firma Acquire Automation aus Fishers (Indianapolis), ein Lieferant von Automatisierungslösungen und Serviceleistungen, wurde damit beauftragt, ein komplettes Inspektionssystem für die Lösung dieser Probleme zu entwickeln. Die Anwendung wurde in eine bestehende Verpackungsmaschine integriert und zählt und erkennt mittels industrieller Bildverarbeitung die Ausrichtung sowohl eingeschweißte als auch nicht eingeschweißte 40er und 50er Getränkekartons.

Die Inspektionslinie

Die Inspektionslinie umfasst ein Bildverarbeitungssystem, ein SPS-basiertes Regelungssystem, eine intuitive Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) und ein Gerüst für die Bildverarbeitungskomponenten, das sicherstellt, dass die Kamera geschützt und das Produkt ausreichend beleuchtet wird. Die MMS und das Gerüst wurden von der Firma Acquire Automation entworfen. Das Visionsystem verwendet für die Bilderfassung und die Ausführung der Bildverarbeitungsalgorithmen eine Smartkamera Matrox Iris GT. Weitere Visionkomponenten sind ein Breakout-Board, ein Objektiv, 120V Hochfrequenz-Leuchtstoffröhren und Verkabelungen.

Smartkamera-basiertes Visionsystem

Die Inspektionsanwendung wurde mit dem Matrox Design Assistant entwickelt, einer integrierten Entwicklungsumgebung (IDE), die mit der Smartkamera Iris GT geliefert wird. Mit der IDE können Anwender eine Bildverarbeitungsanwendung ohne Kodierung von Programmen oder Skripten erstellen, indem sie einfach ein Ablaufdiagramm erzeugen. Sobald die Anwendung komplett ist, wird das Projekt (oder das Ablaufdiagramm) auf die Kamera geladen und dort lokal gespeichert. Das Projekt wird dann auf der Iris GT ausgeführt und über eine einfach zu bedienende, webbasierte MMS auf einem PC überwacht. Der Operator kann ohne die Verbindung zu einem Kontrollsystem oder komplizierte Systemprogrammierungen eingreifen und das System anpassen.

Für die Prüfungen wurden verschiedene Werkzeuge des Design Assistant sowie Schritte des Ablaufdiagramms verwendet. Mit dem wichtigsten Werkzeug, der Mustererkennung, werden Vorhandensein und Ausrichtung der Getränkebehälter bestimmt. Weitere Werkzeuge—Fixturing, Helligkeitsprüfung, Bildverarbeitung—dienen der korrekten Bestimmung der Schwellenwerte für die Mustererkennung.

Acquire hat die MMS so entworfen, dass es für den Operator sehr einfach ist, Mengenangaben zu erkennen, Toleranzen einzustellen, vorhandene Bilder zu speichern und Kameraeinstellungen vorzunehmen. Die MMS bietet auch eine Login-Zugriffskontrolle, so dass nur autorisiertes Personal Änderungen am System vornehmen kann und verfügt über einen detaillierten Produktzähler für die Datensammlung und Tendenzabschätzung. Fehlerbilder werden automatisch für eine spätere Analyse gespeichert.

Warum wurde die Smartkamera Matrox Iris verwendet?

Es gibt verschiedene Gründe, warum der Getränkehersteller die Matrox Iris GT für das Visionsystem gewählt hat. John Duffin, Vizepräsident Acquire, erläutert: “Der geringe Platzbedarf der Iris GT spielte eine Rolle, aber wichtiger waren Größe und Erfahrungsschatz der Firma Matrox—einschließlich deren Supportteam für Anwendungen—in Verbindung mit dem Solutions-Team von Acquire. Das hat den Endkunden überzeugt, dass die Matrox Smartkamera eine zuverlässige und unterstützte Lösung darstellt.”

Zusätzlich zur wertvollen Unterstützung von Matrox Imagings Hauptdistributor im Mittleren Westen der USA (North Coast Technical Sales) hat sich Acquire umfangreich auf den technischen Support des Vision Squad von Matrox verlassen. Das ist ein Team von Algorithmus-Experten, die Kunden dabei unterstützen, die Machbarkeit ihrer Anwendung einzuschätzen und zu bestimmen, wie die Verarbeitungs- und Analysewerkzeuge von Matrox am besten eingesetzt werden können, um eine optimale Lösung zu erzielen. Arnaud Lina, Image Processing Manager bei Matrox Imaging, leitet das Team und erläutert: “Als Lieferant von Komponenten für die industrielle Bildverarbeitung wissen wir, dass häufig eine Diskrepanz zwischen der Funktionalität eines Produktes und der Fachkenntnis, die ein Kunde haben muss, um das Produkt bestmöglich in seine Anwendung zu integrieren, vorhanden ist. Die Bildverarbeitung ist keine perfekte Wissenschaft und wird es nie sein, so dass die Zielsetzung des Vision Squad Teams darin besteht, eine Brücke zum Kunden zu schaffen, um unser Wissen und unsere Erfahrungen direkt und effektiv weiterzugeben.”

John Duffin kommentiert das so: “Wir haben uns bei vielen Gelegenheiten auf die Fachkompetenz des Vision Squad verlassen, um die Entwicklung und die Optimierung des Projektes zu beratschlagen und zu überdenken. Das Supportteam für Systemintegratoren hat uns mit dem Schreiben von Touchscreen-Treibern, der Entwicklung von kundenspezifischen Schritten für die Fokussierungen und der Optimierung der Ablaufdiagramme bezüglich Geschwindigkeit und MMS-Interaktionen unterstützt. Aufgrund dieser Unterstützung konnten wir unser Projekt trotz engem Budget und Zeitdruck erfolgreich beenden. Es ist großartig, ein jederzeit ansprechbares Team zur Seite zu haben, damit die Anwendung so schnell und effektiv wie möglich verwirklicht werden kann.”

Installation

Eine der wesentlichen Herausforderungen für Acquire während der Entwicklung war, dass der Kunde wenige Eingriffe durch den Operator erlauben wollte—obwohl bereits mehrere SKUs (Bestandsartikel) auf der Linie gelaufen sind. Als Ergebnis musste das Ablaufdiagramm flexibel genug sein, um alle Änderungen handhaben zu können. John Duffin meint: “Wir haben uns dafür entschieden, die verschiedenen Merkmale der Behälter (Farbe, Größe, Position etc.) als Basis für die Bestimmung der gerade laufenden Artikel zu verwenden und dann unsere Bildverarbeitungsentscheidungen (Toleranzen und Muster) von den allgemeinen Ergebnissen abhängig zu machen.” Eine weitere Herausforderung war die gleichmäßige Beleuchtung der Produkte über die verschiedenen Artikel hinweg, sowie die Banderole auf den Saftbehältern, die vorhanden sein kann oder auch nicht.

Ergebnis

Das System hat ein extrem positives Feedback vom Kunden erhalten, da es seine Probleme gelöst hat. Es kann die folgenden Fehler erkennen: schiefe, fehlende, zerdrückte, heruntergefallene, gedrehte oder zusätzliche Verpackungen; fehlende oder umgedrehte Gebinde eingeschweißter Saftbehälter, beschädigte J-cards (Etiketten, die auf den eingeschweißten Behältern vorhanden sind) und verzogene Behälter. Das Visionsystem identifiziert nicht nur Fehler, sondern hilft auch schnell bei der Analyse der Ursachen. Dadurch werden viele Arbeitsstunden eingespart sowie Rückrufaktionen und Kundenbeschwerden erheblich reduziert. John Duffin erläutert: “Ohne Bildverarbeitung könnte die Mehrzahl dieser Fehler nur durch Stichproben erkannt werden, wenn überhaupt. An diesem Punkt wären die Korrekturen extrem arbeitsintensiv und erforderten umfangreiche manuelle Prüfungen einer Unzahl von Produkten.”

Ausblick in die Zukunft

Seit Oktober 2010 wird das Inspektionssystem so erfolgreich eingesetzt, dass bereits eine zweite Verpackungslinie ein Iris GT-basiertes Etikettenprüfsystem erhalten hat. Der Kunde hat die Absicht, das Inspektionssystem in verschiedenen anderen Getränkelinien sowie ähnlichen Verpackungsmaschinen innerhalb des Unternehmens einzusetzen.

Weitere Informationen erhalten Sie hier: Medienarbeit.

Zurück nach oben