Vision-Sensor kontrolliert Aufdrucke auf Blisterverpackungen

Redakteur: Ute Drescher

Besonders ärgerlich sind Rückrufaktionen, wenn das Produkt selbst in einwandfreiem Zustand ist, aber wegen eines fehlerhaften oder fehlenden Aufdrucks auf der Verpackung eine komplette Charge unbrauchbar wird. Verschiedene in den Produktions- und Verpackungsprozess integrierte Stichproben- oder auch 100-Prozent-Kontrollen gewährleisten, dass nur einwandfreie Produkte das Unternehmen verlassen.

Anbieter zum Thema

Verpackung von Aspirin-Tabletten. Etwa 100.000 Packungen werden in einer achtstündigen Schicht befüllt. (Bild: Bilder: Omron, ETW, Bayer)
Verpackung von Aspirin-Tabletten. Etwa 100.000 Packungen werden in einer achtstündigen Schicht befüllt. (Bild: Bilder: Omron, ETW, Bayer)

Je sicherer und vor allem je früher im Produktionsprozess eventuelle Fehler erkannt werden, desto schneller kann man reagieren. In Produktionslinien mit hohem Durchsatz bedeuten kurze Reaktionszeiten auf auftretende Fehler zugleich auch immense Kosteneinsparungen.

Die Bayer Bitterfeld GmbH stellt unter anderem das weltbekannte Schmerzmittel Aspirin her. Eine achtstündige Schicht produziert ca. 100.000 Aspirin-Packungen, also über 300 pro Minute (Bild 1). Nach der Verpackung der Tabletten in Blister druckt ein Tintenstrahldrucker Informationen zum Herstellungszeitpunkt, Chargennummer sowie Verfallsdatum auf die Rückseite der Folie. Anschließend werden die verpackten Tabletten von der großen Rolle entsprechend der Packungsgröße ausgestanzt.

Früher wurde stichprobenartig im Laufe des Produktionsprozesses kontrolliert, ob auf der Rückseite jeder Verpackungseinheit der Aufdruck vorhanden ist. Seit knapp einem Jahr prüft nun eine in den Verpackungsprozess integrierte, automatische Aufdruck-Anwesenheitskontrolle, Vorhandensein und Lesbarkeit des Aufdrucks auf jeder Blisterverpackung (Bild 2).

Vision-System für die Anwesenheitsprüfung nachrüsten

Für die automatische Anwesenheitsprüfung des Aufdrucks war in erster Linie ein kostengünstiges System gefordert, das fehlerhafte Drucke zuverlässig erkennt, wenn der Tintenstrahldrucker z.B. gar nicht oder nur einzelnen Zeilen druckt. Die Wahl fiel auf den modular aufgebauten ZFX Vision Sensor des Automatisierungsexperten Omron . Das System besteht aus Controllern und Kameras, die jeweils entsprechend der Anwendungsanforderungen ausgewählt werden können.

„Mit dem Vision Sensor prüfen wir, ob der Aufdruck vorhanden und so gut ist, dass man ihn auch lesen kann“ erläutert Sven Wingert (Bild 4) Technischer Koordinator im Technikteam der Verpackung bei der Bayer Bitterfeld GmbH. „Dabei lesen wir keine Inhalte aus. Ein Klarschriftsystem wäre zwar theoretisch als Alternative denkbar gewesen. Allerdings ist es für unsere Anwendungszwecke einfach überdimensioniert und damit zu teuer. Zudem reagieren Klarschriftsysteme sensibler, als für uns nötig. Sie würden schlimmstenfalls nur unnötig Alarm schlagen und zu Anlagenstillständen führen.“

Den Auftrag für das Nachrüsten des Inspektionssystems in die vorhandene Fertigungslinie erhielt die ETW Wollmershäuser GmbH aus dem baden-württembergischen Wolpertshausen. Da vor dem Ausstanzen auf der Rolle zwei Blisterverpackungen nebeneinander angeordnet sind, wird zum Erkennen der Aufdrucke auf beiden Messspuren jeweils eine Kamera benötigt.

Für Manfred Wollmershäuser (Bild 5), Geschäftsführer bei ETW war diese Anforderung ein Grund für den Einsatz der ZFX-Vision-Sensoren: „Wir haben das System ja in einer bereits vorhandenen Fertigungslinie nachgerüstet und mussten mit dem wenigen vorhandenen Platz auskommen. Deshalb lautete eine wesentliche Forderung von unserer Seite, dass die eingesetzten Komponenten sehr klein ausfallen. Die kompakte Bauform der Vision-Sensoren war somit ein Argument, für ihren Einsatz. Zudem sprach für die Wahl, dass eine Auswerte-Einheit die Informationen von zwei Leseköpfen verarbeiten kann, auch das spart natürlich Platz.“

Vision-System passt sich an unterschiedliche Chargen an

In Deutschland verbindet man mit Aspirin üblicherweise die Farbe grün. Das ist aber nicht überall auf der Welt so. Je nach Land und dessen Vorgaben variiert die Farbe der Unterseite der Blisterverpackung sowie die Anordnung der Tabletten darauf. Eine weitere Anforderung war daher, dass sich das Vision-System einfach an die jeweiligen Produktionschargen anpassen lässt. Dazu hat ETW eine Verstellmechanik entwickelt, mit der sich die Kameras in drei Achsen reproduzierbar verfahren lassen.

Aber auch die Optik wird vor Herausforderungen gestellt. Einerseits spiegelt die Folie auf der Blisterunterseite, trotzdem muss der Vision-Sensor den Aufdruck zuverlässig erkennen können. Andererseits ändert sich je nach Charge die Farbe der Folie. Dies beeinflusst die Rückstrahlung, also wie viel Licht absorbiert bzw. reflektiert wird. Das wiederum beeinflusst die Wahl der entsprechenden Beleuchtung.

Je nach Farbe des Prüfobjektes wird nun entweder das im Vision-System integrierte Rotlicht verwendet oder externe Beleuchtungen mit anderen Farben zugeschaltet. Hier ist es von Vorteil, dass an die eingesetzten Kameras über einen entsprechenden Steckverbinder verschiedene externe Vision-Beleuchtungen auch von Fremdherstellern angeschlossen werden können. So lassen sich kundenspezifische Beleuchtungsszenarien realisieren, die dabei auch extern, zum Beispiel über die SPS, geschaltet werden können.

Wingert erläutert, wie einfach das Umrüsten in der Praxis funktioniert: „In unserem Fall wurde das Vision-System in die bereits vorhandene Anlagensteuerung integriert; das System bringt dazu ja die nötigen Schnittstellen mit. Für die jeweiligen Folientypen sind die unterschiedlichen Kameraeinstellungen und Beleuchtungsszenarien hinterlegt, wir müssen diese nur per Knopfdruck aufrufen. Dann übergibt die SPS die Einstellungsinformationen ans Vision-System. Jetzt muss noch die Mechanik verstellt werden und schon kann es weitergehen. Insgesamt ist das eine Sache von nur wenigen Minuten.“

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Einfache Inbetriebnahme, einfaches Bedienen

Das Vision-System sollte aber nicht nur fehlende Aufdrucke zuverlässig erkennen. Gefordert war auch, dass die Bedienung für den Anwender möglichst intuitiv ausfällt. Hier kann der ZFX-Vision-Sensor mit seinem integrierten, übersichtlichen Touchscreen punkten, der während des gesamten Prüfzyklus sofortige Rückmeldung mit verständlichen Systemmeldungen liefert (Bild 6).

„Dass auch die Inbetriebnahme und Einrichtung sehr einfach funktioniert, ist für uns als Anlagenbauer natürlich ebenfalls angenehm“ sagt Wollmershäuser. Das System lässt sich in drei einfachen Schritten innerhalb weniger Minuten an individuelle Prüfaufgaben anpassen. Dabei liefert der Touchscreen während des gesamten Einrichtungszyklus prompte Rückmeldung mit Echtzeitbildern. Zudem bietet das System Unterstützungsfunktionen für Beleuchtungs-, Filter- und andere Parametereinstellungen.

Nachdem der Vision-Sensor geprüft hat, ob ein Aufdruck vorhanden ist, werden die Blister ausgestanzt und Verpackungen mit fehlerhaften Drucken aussortiert. Dazu gibt das System ein „Schlecht-Signal“ an die übergeordnete Steuerung, die dieses dann auch zu Statistikzwecken speichert. So lassen sich Probleme mit Aufdrucken schnell und zuverlässig nachvollziehen. Wingert zeigt sich abschließend sehr zufrieden mit dem neuen System: „Seit wir die Aufdruck-Anwesenheitskontrolle installiert haben, wurden bereits Druckfehler erkannt und die Verpackungslinie sofort gestoppt. Wir können jetzt also unmittelbar auf Fehldrucke reagieren und nicht erst, wenn bereits mehrere hundert Packungen durch den fehlenden Aufdruck unbrauchbar wurden. Die Kosteneinsparungen, die wir durch diese schnelle Reaktion auf Fehler erzielen, sind daher immens.“ (ud)

(ID:23835860)