In-line Etikettenprüfung erhöht Durchsatz um Faktor 18

Highspeed-Webinspektion

Ein Großteil des Verpackungsmaterials, das in der Hochgeschwindigkeitsverpackungsbranche Verwendung findet, wird durch Konverteranlagen hergestellt. Dort kommen Materialien wie Papier, Kunststofffilm oder Folie (sogenannte Webs) zum Einsatz, die nach den Vorgaben des Kunden bedruckt und beschichtet werden. Dabei erfolgt der Druck mehrerer Kopien desselben Entwurfs nebeneinander auf einer breiten Folienbahn, um danach die Rollen in schmale Streifen zu schneiden. Die Inspektion des Druckbildes wird häufig manuell vom Anlagenbediener vorgenommen bzw. Sensoren verwendet, die lediglich Registermarken überprüfen.
Um die Qualität zu verbessern, haben einige Konverter einen zusätzlichen Arbeitsschritt integriert und eine Inspektion nach dem Streifenschneider/Wickler eingebaut. Einzelne Rollen werden abgerollt, durch ein visuelles System überprüft und danach wieder neu gewickelt. Die Inspektion reduziert zwar die Fehlerquote, der zusätzliche Schritt muss aber individuell bei jeder einzelnen Kleinrolle durchgeführt werden. Dadurch entsteht ein Flaschenhals, der den Gesamtdurchsatz der Anlagen wesentlich reduziert. Converting Equipment International (CEI) hat sich auf kundenspezifische Hochgeschwindigkeitskonverteranlagen spezialisiert. Als die Firma mit der Aufgabe beauftragt wurde, einen Highspeed-Inspektionsprozess zu entwickeln, der mit den Streifenschneider/Wickler kompatibel ist, kam man zu dem Schluss, dass eine separate Inspektion, bei der jede einzelne Rolle bearbeitet wird, den Durchsatz der Konverteranlage auf 0,5m/s verlangsamt (Zum Vergleich: Der Streifenschneider/Wickler besitzt eine Arbeitsgeschwindigkeit von 9m/s). Daher kooperierte CEI mit Impact Vision Technologies, um ein System zu entwickeln, das den Druck auf der vollen Breite der Rolle inspiziert, bevor die Folie in einzelne schmalen Rollen geschnitten wird.

Aufbau des Prüfsystems

Auf der Hardwareseite besteht das Prüfsystem, das Druckfehler auf der gesamten Breite des Webs identifizieren soll, aus einer M250 Zeilenkamera von Datalogic, die mit einem 18mm Zeiss Objektiv bestückt war. Als Schnittstelle fungierte ein MX40 Industrie-PC. Sobald die Rolle abgewickelt wird, fährt sie unter zwei 300mm Zeilenlampen von Smart Vision Lights durch, wovon eine Beleuchtung vor und eine nach der Kamera installiert ist. Die Kamera, welche die Fertigungslinie überwacht, verwendet einen Sensor zur Erkennung von Registriermarken, um Bildaufnahmen auszulösen. Die Bildverarbeitugssoftware Impact besteht aus der Programmierschnittstelle, dem Vision Program Manager (VPM), aus kundenspezifischen Schnittstellen und dem Kontrollfeldmanager (Control Panel Manager, CPM). Das Prüfsystem ist über eine Schnittstellte mit einem Motion Control System von Baldor verbunden. Das System zeigt die Art des Fehlers an und wie oft er vorkommt. Der Anwender erhält so eine graphische Anwenderschnittstelle, mit der unterschiedliche Etiketten sowie mehrere Bahnen desselben Etiketts eingestellt werden können. Durch die Softwareschnittstelle entfällt die Notwendigkeit, die visuelle Begutachtung vor Ort von einem Ingenieur vornehmen zu lassen, da der Anwender sämtliche Inspektionen für etwaige neue Etiketten mit Hilfe des CPM einstellen kann (Bild 1). Nachdem die große Rolle in die Maschine geladen wurde, erhält der Anwender ein erstes Abbild vom Etikett. Dann werden Etikettengröße, Breite der Großrolle und die gewünschte Anzahl der Inspektionszonen eingegeben. Die ROI (Regions of Interest=ROI) können auf dem Touchscreen ausgewählt werden. Die höchstmögliche Prozessgeschwindigkeit sowie die Fehlergröße werden automatisch kalkuliert, basierend auf der Anzahl der Inspektionszonen, der Etikettengröße und der Rollenbreite. Der Anwender kann auch Zonen bestimmen, die während der Inspektion ignoriert werden sollen. Insgesamt lassen sich bis zu zehn definierte und separate Zonen auswählen, die geprüft werden. Das System kontrolliert zudem automatisch den Rand der Rolle und kompensiert mögliche Verschiebungen, wenn die Rolle durch den Streifenschneider abgerollt wird.

Fazit

Dank des neuen Prüfsystems konnte der Durchsatz bei einem Netz, das bis zu fünf Etiketten nebeneinander enthält, um den Faktor 18, d.h. von 0,5 auf 9m/s erhöht werden. Mit der Einführung der Lösung wurden bisher nicht festgestellte Fehler (beginnend bei 50 pro Rolle) gefunden. Dies führt dazu, dass weniger wiederkehrende Defekte auftreten, was zur Kostenreduzierung beiträgt.