Es ist schon eine Menge Glas, das in der Vulkaneifel bei Gerolsteiner Brunnen bewegt wird: je Anlage bis zu 60.000 Flaschen pro Stunde. Eine ganze Reihe unterschiedlicher Sensoren sorgt dafür, dass die Prozesse rund laufen. Die Vollkastenkontrolle ist so ein Beispiel: Am Ende der Produktion kontrolliert sie, ob alle Flaschen ordnungsgemäß in den Mineralwasserkästen stehen. Fehlt eine, wird der Kasten aussortiert und per Hand aufgefüllt. Glücklicherweise fehlen den Kästen nur selten Flaschen. Kommt es doch einmal vor, ist der Grund oftmals am Einpacker zu finden: Dieser hebt mit pneumatischen Greifern die Flaschen von der Sortieranlage in die bereit stehenden leeren Getränkekästen. Dabei kann es passieren, dass eine Flasche nicht richtig gegriffen wird. Deshalb ist auf dem nachfolgenden Transportband ein Vollkasten-Inspektor installiert. Mittels optischem 3D-Sensor prüft er per Draufsicht die Kästen auf Vollständigkeit, ehe sie palettiert und ausgeliefert werden.Bei dem herkömlich angewendeten Verfahren schauen in einer Matrix angeordnete optische Lichttaster von oben auf die Verschlussdeckel der Flaschen. Fehlt eine Flasche, wird kein Licht zum Sensor zurück reflektiert und der Sensor gibt ein Fehler-Signal an die Steuerung.
Fehlende Flaschen, Scherben auf dem Kastenboden
Gerolsteiner setzt darüber hinaus die Vollkastenkontrollen des Ausrüsters Recop ein. Herzstück der Anlagen ist der Efector pmd3d von IFM Electronic. Dieser Sensor ist quasi eine 3D-Kamera mit integrierter Auswertung. Seine Auflösung beträgt 64 x 48 Bildpunkte. Zu jedem einzelnen Bildpunkt liefert der Sensor einen millimetergenauen Abstandswert, bis zu 25 Mal in der Sekunde. Der Efector schaut von oben auf die Gebinde. An definierten Positionen im Kamerabild wird der Abstand vom Kronkorken zum Sensor ausgewertet. Liegt dieser außerhalb des Soll-Bereichs, gibt der Sensor ein Fehler-Schaltsignal an einen Schieber, der den Kasten aussortiert. Dadurch werden mit nur einem Sensor gleich mehrere fehlende Flaschen sicher erkannt. Gegenüber der herkömmlichen Kontrolle per Lichttaster werden so zusätzliche Fehler im Getränkekasten sichtbar. Durch die millimetergenaue Abstandsmessung erfasst der Efector minimale Höhenunterschiede. Befinden sich zum Beispiel Scherben zwischen Kastenboden und Flasche, steht die Flasche etwas höher. Dies erkennt der 3D-Sensor und sortiert den Kasten aus. Auch die Oberflächenbeschaffenheit der Flaschenverschlüsse - wie silberglänzend oder dunkelmatt-bedruckt -, die bei der Lichttaster-Methode immer wieder zu Fehlern führte, ist für den 3D-Sensor kein Problem mehr. Darüber hinaus lässt sich der Vision-Sensor einfach per Softwareparametrierung auf verschiedene Kasten- und Flaschenformen einstellen und später einfach umschalten. Dadurch entfällt ein mechanischer Umbau der Lesematrix, das spart Zeit und Kosten. Zudem ist eine externe Steuerung nicht mehr erforderlich, da die Auswertung des 3D-Bildes direkt im Sensor erfolgt. Der Schaltausgang des Sensors kann also die Aussortierung fehlerhafter Kästen selbsttätig per Schaltsignal auslösen.Ganz abgesehen von den technischen Vorteilen bietet der Einsatz des Efectors einen deutlichen Preisvorteil - ersetzt er doch eine ganze Matrix von Lichttastern. Je nach Kastengröße sind 12 bis 24 Flaschen zu überwachen, ein einziger Lichttaster kostet rund 80 Euro. Somit ergeben sich 960 bis 1920 Euro - allein für die Hardware. Hinzu kommen die Kosten für Verkabelung und Steuerungselektronik. Zum Vergleich: Der Efector pmd3d bietet 3.072 Messpunkte und kostet unter 800 Euro. Und die Auswerteelektronik ist bereits im Sensor integriert.
Häufige Fehlerquellen schon beim Einfahren ausmerzen
Gerolsteiner nutzt die Ethernet-Prozessschnittstelle des Sensors, um das Prüfergebnis auf einem Touchpanel-Display zu visualisieren. Hier kann der Anlagenbediener die Abstandswerte für jede einzelne Flasche im Kasten ablesen. Eine Statistik-Funktion erlaubt es, die Fehler über einen definierten Zeitraum zu erfassen. Auch Aussagen, welche Flaschen-Positionen häufig zu Fehlern führen, lassen sich über eine Statistik auswerten. Der Maschinenbetreiber hat somit die Möglichkeit, nicht einwandfrei funktionierende Anlagenteile schnell aufzuspüren und nachzubessern. Besonders beim Einfahren von Maschinen ist diese Analyse hilfreich. Durch den Einsatz des Vision Sensors konnte Gerolsteiner Brunnen ihre Vollkastenkontrolle um zusätzliche Diagnosemerkmale erweitern. Die Anpassung an verschiedene Kasten-Geometrien erfolgt komfortabel per Software und nicht mehr durch mechanischen Umbau. Das Umrüsten der Anlage ist somit einfacher und schneller.
