Highspeed Flascheninspektion mit Smart Camera-System

Da in bestehenden Anlagen der Nahrungsmittelproduktion meist nicht vorgesehen war, dass noch weitere Rechner eingebaut werden, sind die intelligenten Kameras die optimale Wahl, um Systeme nachzurüsten. Im Gehäuse der Kamera befindet sich nicht nur der Sensor, sondern auch die komplette Auswerteelektronik einschließlich der Software zur Bildverarbeitung. Bei den EyeSpector Systemen von EVT hat der Maschinenbauer hier den Vorteil, dass er die schon aus der PC Technik bekannte Software verwenden kann. Dadurch sind weitere Schulungen für die Mitarbeiter nicht mehr von Nöten, und es kann sofort mit dem neuen Smart Camera-System gearbeitet werden. Im konkreten Anwendungsbeispiel war die Aufgabenstellung aus den Standardanlagen bereits bekannt. Es soll, bei der Befüllung von Getränkeflaschen, zum einen sichergestellt werden, dass die Flaschen ausreichend befüllt wurden (Füllstandshöhe). Zum anderen soll festgestellt werden, ob die richtige Flasche verwendet wurde und gleichzeitig, ob die Verschlusskappe korrekt aufgeschraubt ist. Entscheidung fiel auf ein Farbkamera-System Um der Varianz der verschiedenen Produkte in den unterschiedlichen Abfüllbetrieben und deren Produkten gerecht zu werden, wurde eine Farbkamera eingesetzt, die auch schwierigen Prüfaufgaben gewachsen ist. In der Mehrzahl der Fälle würde eine Graubildkamera ausreichen. Aber es gibt auch \’schwierige\‘ Produkte, z.B. dunklen Flüssigkeiten und eine Flasche, bei der das Logo teilweise im Bereich der Füllstandsprüfung liegt. Hierbei ist die einzige Möglichkeit, den Flaschenaufdruck von der Flüssigkeit zu unterscheiden, die Auswertung der Farbe. Nur so können die Bereiche korrekt voneinander getrennt werden. Sicherlich wäre es auch eine Möglichkeit gewesen, mehrere verschiedene Systeme anzubieten. Diese hätten aber sowohl den Vertrieb, wie auch die spätere Maintainance deutlich erschwert. Die Maschinen, die mit der Prüftechnik nachgerüstet werden sollen sind weltweit verteilt, und damit hätten sowohl für die Lieferung, wie auch ein Ersatzsystem beider Komponenten vorhanden sein müssen. Damit war der Schritt nur Farbsysteme einzusetzen vorgezeichnet, denn die Zusatzkosten welche ein Farbkamerasystem verursachten waren deutlich geringer als die Kosten, welche die doppelte Logistik nach sich gezogen hätten. Bietet die Lösung genügend Rechenleistung für Farbbilder? Damit blieb nur noch zu klären, ob die Rechenleistung bei Farbbildern ausreicht. Bedingt durch die Farbe beansprucht die benötigte Rechenleistung ungefähr drei mal soviel Speicherplatz und es wird somit zur Auswertung der Farbbilder ebenfalls rund die dreifache Rechenleistung benötigen. Da die Ressourcen in Intelligenten Kameras aufgrund der Gehäusegröße beschränkt sind, steht hier nicht beliebig viel Rechenleistung zur Verfügung. Ein Grund hierfür ist auch die Abwärme der Elektronik, die über das Gehäuse abgeführt werden muss. Bei den EyeSpector-Systemen kommt ein Signalprozessor von Texas Instruments zum Einsatz, der eine hohe Rechenleistung und eine geringe Wärmeentwicklung bietet. Der mit 1GHz getaktete Prozessor erreicht eine Spitzenleistung von 8.000MIPS und hat somit genügend Rechenleistung, um die Farbauswertung sowie die notwendige Messtechnik zu realisieren (Bild 1). Das gilt selbst bei einer Geschwindigkeit von 30 Flaschen pro Sekunde. Das System hat eine integrierte I/O, die auf 24V-Technologie basiert. Diese wird direkt an die Maschinensteuerung angeschlossen. Die gesamte Kamera arbeitet mit 24V; daher kann auf ein getrenntes Netzteil verzichtet werden. Die Kamera kann somit direkt aus dem SPS Netzteil versorgt werden. Grafische Programmierung per Drag&Drop Die Programmierung erfolgt komplett grafisch per Drag&Drop (Bild 2). Da die Programmierung der EyeVision-Software für die EyeSpector-Systeme identisch zur Programmierung der PC-Systeme ist, müssen die Mitarbeiter nicht neu geschult werden. Darüber hinaus gestaltet sich der Übergang sich sehr einfach, da die grafische Bedienoberfläche immer gleich bleibt. Über den eingebauten WebServer der Software lässt sich eine einfache Konfigurationsmaske für den Webbrowser erstellen. Somit sind für den Webbrowser nur die für den Endandwender relevanten Einstellungswerte sowie das Auswertebild zu sehen. Ist das System am Intra- bzw. Internet angeschlossen, kann diese Konfiguration von jedem Arbeitsplatz mit einem Webbrowser erledigt werden. Kommunikation mit Steuerung per Ethernet oder RS232 Für die Kommunikation mit der Anlagensteuerung steht – abhängig von der verwendeten Anlage – Ethernet oder RS232 zur Verfügung. Damit kann die Steuerung die passenden Prüfprogramme automatisch bei einem Produktwechsel auswählen, sodass hierfür kein Eingriff des Anlagenbedieners notwendig wird. Die konsequente Möglichkeit der Fernsteuerung der Software ermöglicht es auch, diesen \’intelligenten Sensor\‘ mit den neuen Maschinen mit Touch Panel-Bedienung auszuliefern. In diesem Fall können sämtliche Softwareeinstellungen von der Anlagensoftware als integraler Systembestandteil verwendet und angesprochen werden. Die geringe Verlustleistung ermöglicht den Einsatz der Systeme in heißen Regionen, z.B. Brasilien, ohne eine zusätzliche Kühlung vorzusehen. Die Wärmeabfuhr über das Gehäuse genügt vollkommen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es der Bildverarbeitung durchaus möglich wäre, 30 Flaschen in der Sekunde auf z.B. Füllstand zu prüfen, aber der Befüllungsprozess eine höhere Geschwindigkeit als 20 bis 25 Flaschen pro Sekunde derzeit noch nicht bewältigen kann. Die EyeSpector Systeme ziehen daher mit der Entwicklung der Technik mit.