Das Zählen von bewegten Plastikteilen scheint auf den ersten Blick simpel. Allerdings stellen die Vielzahl an Formen, Farben und die in Reihe mit unterschiedlichen Abständen liegenden Verschlüsse besondere Herausforderungen an automatisierte Systeme. Grenzwertige Lichtverhältnisse und Reflexionen erschweren die Objekterfassung, transparente Teile bleiben mitunter unsichtbar. „Bislang haben wir die Verschlüsse mittels Lichtschranken gezählt. Leider mit dem Nachteil, dass wir diese bei einem Chargenwechsel jedes Mal aufwändig neu einstellen und ausrichten mussten. Bei unserer Produktbandbreite und den aktuellen Anforderungen an eine flexible Produktion nahm der dafür erforderliche Zeitaufwand stetig zu“, erinnert sich Eugen Knaus, bei KM Packaging verantwortlich für den Bereich Elektrokonstruktion. Um künftig Zeit und Kosten zu sparen und unmittelbar auf aktuelle Kundenwünsche reagieren zu können, war daher eine leistungsfähigere Alternative gefragt.
Kunden kennen KM Packaging GmbH zumeist noch als Kutterer Mauer AG. Seit der Übernahme durch die Capiton AG Berlin im Jahr 2021 firmiert der Kunststoffteilehersteller unter neuem Namen. Der Fokus der Firma liegt auf der Entwicklung und Produktion hochwertiger, teils innovativer Verschlusslösungen für Tuben, Flaschen, Tiegel etc. Weithin bekannte Klapp-und Drehverschlüsse wie der von Uhu´s Flinker Flasche oder jener von Thomy Senf stammen aus dem Hause KM Packaging mit Hauptsitz in Ubstadt-Weiher bei Bruchsal. Im Technical Center der Firma startete man im Februar 2021 mit der Entwicklung einer neuen Lösung zum automatisierten Erfassen und Zählen der Verschlusskappen. Dabei sollen sämtliche Produktvarianten über eine flexible Hard- und Softwareapplikation einfach erfasst und gezählt werden können. Der Aufwand bei einem Jobwechsel soll hardwareseitig gleich Null und bei der Software-Adaption minimal sein. Darüber hinaus muss eine neue Applikation schnell, zuverlässig, wartungsarm und am Ende wirtschaftlich sein.
Optimale Kameraposition zum Zählen
Bereits seit langem vertraut KM Packaging auf Produkte und Lösungen aus dem Hause di-soric. Es lag daher nahe, die gestellten Anforderungen und erste Ideen mit dem Hersteller von Sensoren und Bildverarbeitungskomponenten zu klären. . „Wir kennen die Prozesse bei KM Packaging seit vielen Jahren sehr gut. Uns war klar, dass es für die geschilderte Aufgabe keine Lösung von der Stange geben würde“, sagt Thomas Friedel von di-soric. Kern der neuen Zählapplikation ist der Vision Sensor CS-60. Anwendern bietet der Sensor eine hohe Flexibilität für anspruchsvolle Inspektionsaufgaben mit einer Auflösung bis zu 1,6MP. Allerdings ist der Vision Sensor allein noch nicht die Lösung. „Die besondere Herausforderung war, dass wir sämtliche Typen mit einer Kameraeinstellung und mit nur einem Parametersatz erfassen wollten“, betont Eugen Knaus. „Dazu musste eine Position resp. ein Erfassungsmodus gefunden werden, bei dem sich die Objekte eindeutig präsentieren und Farbe, Größe und Form keine Rolle spielen.“ Im Zuge der Aufgabenkonkretisierung war die optimale Kameraposition zum Zählen der Teile rasch gefunden: Der Vision Sensor wurde mit einem Abstand von 700mm (bei einer Gurtbreite von 500mm) gegenüber dem Bandabwurf installiert. Mit einem Winkel von 45° hat der Sensor die am Bandende ankommenden Objekte komplett im Visier. Von einer Reflexionslichtschranke ausgelöst, sendet die Beleuchtung exakt dann einen Lichtblitz aus, wenn sich die Kunststoffteile kurz vor ihrem Fall in Reihe präsentieren. Das Licht trifft dabei auf die Objekte sowie auf die dahinter installierte Reflexionsfolie. Das von der Reflexionsfolie zurückgeworfene Licht spart die Objekte aus: Das vom Sensor eingefangenen Bild zeigt die Silhouette der einzelnen Bauteile in schwarz, völlig unabhängig von ihrer tatsächlichen Farbe.
Flächenzähltool erfasst Silhouette
An dieser Stelle kommt die von di-soric entwickelte nVision-i Software ins Spiel: Sie steht für eine einfache Adaption an die jeweilige Aufgabe, schnelle Inbetriebnahme und garantiert eine hohe Leistungsfähigkeit des Vision Sensor CS-60. Im vorliegenden Fall erfasst ein vorab auf der Bedienebene angelegtes Flächenzähltool die Teile-Silhouette und ermittelt fehlerfrei deren Anzahl. Das Zählen mit einem Parametersatz funktioniert für sämtliche Teilevarianten und erfordert keine vorherige Rezeptauswahl. Der Anwender muss nur einmalig (bei Montage und Einrichten des Visionsystems) den Rahmenumfang an die Größe der zu erwartenden Verschlusskappen anpassen. Darüber hinaus können Nutzer nach entsprechender Lizenzierung dem jeweiligen Bedarf entsprechend Upgrades vornehmen. So können beispielsweise die Module Messen oder 1D- und 2D-Codes lesen getrennt oder zusammen als Softwareerweiterung zum Standard-Modul (Lokalisieren, Erkennen, Zählen) mit einem Lizenzmodell erworben werden. „Die intelligente Verknüpfung des Vision Sensor CS-60 mit dem flexiblen, besonders einfach handhabbaren Flächentool macht den Charme dieser effizienten Zählapplikation aus. Ein echtes Plus ist die integrierte Profinet-Schnittstelle zur Datenübertragung“, fasst Eugen Knaus zusammen. Seit März 2021 laufen bei KM Packaging sechs installierte Zählapplikationen fehler- und ausfallsfrei.n
