Zählen in Verpackung und Druck: Packungen, Stapel und Packmittel automatisch erfassen

Wie viele Faltschachteln liegen im Versandkarton, wie viele Bögen stehen auf der Palette, wie viele Dosen sind in dieser Schicht über das Band gegangen? Bei Verpackungsherstellern, Faltschachtel- und Wellpappenverarbeitern und Lohnverpackern ist die Stückzahl oft selbst das Ergebnis, das ein Auftrag, ein Lieferschein oder die nächste Maschine braucht. Wo sie nicht automatisch erfasst wird, bleibt nur das Zählen von Hand, das Hochrechnen über das Gewicht oder eine Schätzung der Stapelhöhe. Dieser Leitfaden geht vier Situationen durch, in denen in dokumentierten Fällen automatisch gezählt werden soll: flache Packmittel im Stapel, Packungen im Durchlauf, das Abzählen, bis ein Gebinde voll ist, und das Packmittel, das ein einzelner Sensor erfasst. Am Ende steht, was Sie vor einem Test über Ihr Zählgut wissen sollten. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen und beschreiben Aufgaben und Anforderungen.

Wichtige Punkte im Überblick

Gezählt wird, wenn die Zahl offen oder groß ist und kein Träger sie festlegt, bei einer festen Sollzahl je Karton, Tray oder Sammelpack handelt es sich um eine Vollständigkeitsprüfung.
Ein Stapel flacher Packmittel bietet nur ein zählbares Merkmal, die Kante, deshalb werden Bögen, Zuschnitte und Faltschachteln über ihre Kanten in Stück umgerechnet.
Am Band zählt der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 im AI Dynamic Count Modus die eingelernten Objekte, die die Zähllinie passiert haben, auch mehrere gleichzeitig und ohne Anhalten.
Beim Bilden eines Gebindes setzt der AI Dynamic Count Modus einen Ausgang, sobald der Zählwert gleich dem Sollwert oder größer ist, und kann sich danach selbst zurücksetzen.
Vor dem ersten Test helfen wenige Angaben zum Zählgut: das dünnste und das dickste Teil, die Stapelhöhe, Breite und Geschwindigkeit des Bands, die Zahl der Sorten und ob sich die Packungen berühren oder überlappen.

Wie viele Packungen, wie viele Bögen: die Frage hinter dem Zählen in der Verpackung

Zählen heißt in diesem Beitrag, dass die Zahl offen oder groß ist und kein Träger sie vorher festlegt. Ein Stapel wird in Stück umgerechnet, Packungen werden im Durchlauf je Auftrag, Sorte oder Schicht erfasst, oder Artikel werden abgezählt, bis Beutel, Stapel oder Gesamtpaket vollständig sind und die Maschine das Gebinde bildet. Gezählt werden die Packungen und Packmittel selbst: Faltschachteln, Zuschnitte, Bögen, Filter, Gläser, Dosen, Tuben, Becher und Deckel.

Gibt es dagegen eine feste Sollzahl je Karton, Tray oder Sammelpack, und lautet die Frage nur i.O. oder n.i.O., handelt es sich um eine Vollständigkeitsprüfung, auch wenn das Werkzeug dabei zählt. Diese Prüfung im offenen Karton behandelt der Beitrag zur Vollständigkeitskontrolle im Karton und Tray. Auch das Erkennen von Lagen für den Roboter beim Depalettieren ist eine andere Aufgabe, denn dort geht es um Lage und Griff und nicht um die Zahl.

Im Stapel: Bögen, Zuschnitte und Faltschachteln über die Kanten in Stück umrechnen

Ein Stapel flacher Packmittel bietet nur ein zählbares Merkmal, die Kante. Die Teile sind dünn, der Stapel ist oft viel höher als ein Bildfeld, und jedes Format wird anders gestapelt. In einem dokumentierten Fall liegen Kartonbögen von rund einem Millimeter Dicke, in einer Variante deutlich dünner, in einem Palettenstapel, der weit über einen Meter hoch ist. Gezählt werden sollen Kantenpaare mit einer hochauflösenden Kamera. Die Machbarkeit wurde als möglich bewertet, die Einbausituation gilt als schwierig.

Bei einem Hersteller von Faltschachteln packt ein Werker die fertigen Faltschachteln von Hand in einen Versandkarton. Die dünnsten Zuschnitte liegen bei etwa einem Drittel Millimeter. Die Zahl im Karton muss stimmen: Fehlt etwas, legt der Werker nach, und die Zählung wiederholt sich. Weil hier gestapelte Zuschnitte über ihre Kanten gelesen werden und keine Produkte im Verkaufskarton liegen, ist das eine Zählaufgabe. Bilder der Faltschachteln liegen im Simulator, und die Zählung wird dort eingerichtet.

Für solche Stapel kommt die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS in Frage. Ein Werkzeug namens AI Count hat sie nicht; gezählt wird mit Bildverarbeitung, etwa mit einem Blob-Werkzeug, das Objekte zählt und Fläche und Schwerpunkt misst. In dokumentierten Anwendungen liegen die Kameraauflösungen über dem Stapel zwischen etwa 1,6 und 5 Megapixel. Ist der Stapel höher als das Bildfeld, muss er in Abschnitten gelesen werden. Ob die Kanten der dünnsten Variante im Bild sicher getrennt erscheinen, zeigt erst der Test am Originalstapel.

Auch eine Reihe stehender Faltschachteln lässt sich wie ein Stapel lesen. Als Plausibilitätsprüfung für Track and Trace sollen Faltschachteln in einer Reihe gezählt werden, erkannt an einem farbigen Feld auf der weißen Packung. Ein Test vor Ort war erfolgreich, auch das Testsystem wurde erfolgreich in Betrieb genommen.

Im Durchlauf: Gläser, Dosen, Kartons und Tuben am Band mitzählen

Am Band ist die Zahl je Auftrag, Sorte oder Schicht gefragt. Die Packungen berühren sich, stehen in Reihe oder kommen in mehreren Sorten auf derselben Linie. Der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 zählt im AI Dynamic Count Modus Objekte, die sich bewegen, auch mehrere gleichzeitig und ohne dass sie angehalten werden. Gezählt werden die eingelernten Objekte, die eine festgelegte Zähllinie durchlaufen haben, und der Zählwert reicht bis 9.999.999.

Gefüllte Gläser auf einer Linie wurden mit dem Vision-Sensor aus etwa einem halben Meter über dem Förderband getestet. Der Arbeitsabstand des Sensors reicht von 50 mm bis über 3 m. Auch Dosen sollen im Durchlauf gezählt werden. Drei schwarze Kartons, die sich nur in der Höhe unterscheiden, sollen unterschieden und hochgezählt werden.

Manchmal gehört zur Zählung eine zweite Prüfung. Tuben sollen in einer Verpackungsmaschine gezählt und zugleich darauf geprüft werden, ob sie aufrecht stehen, denn eine umgefallene Tube kann mit der Maschine kollidieren, und die Reinigung danach kostet viel Zeit. Ein Applikationstest an stehenden Tuben ist gemacht.

Für Packungen auf einem Produktionsband ist eine Zählung mit einer Lichtschranke und einer Codelesung unter dem Band vorgesehen, die Ergebnisse sollen in eine CSV-Datei geschrieben werden. Die Lesung als gebuchte Menge im Materialfluss gehört zur Logistik, hier zählt die Packung an der Produktionslinie. In einer Kartondruckerei ist das Zählen als Nebenthema genannt; dafür ist dort eher ein einfacher Sensor als ein Vision-Sensor vorgesehen.

Bis das Gebinde voll ist: Abzählen an Vereinzelung, Stapler und Beutel

Beim Bilden eines Gebindes steht die Zahl vor der Aktion. Erst wenn die Sollmenge erreicht ist, schiebt der Schieber, schließt der Beutel oder wird der Stapel weitergegeben. Der AI Dynamic Count Modus kann dafür einen Ausgang setzen, sobald der Zählwert gleich dem Sollwert oder größer ist, und sich anschließend selbst zurücksetzen. Im Hochgeschwindigkeitsmodus erfasst er auch fallende Objekte.

Für eine Verpackungslinie, auf der Einzelartikel in mehreren Sorten über schnelle Bänder in ein Gesamtpaket laufen, ist die korrekte Anzahl je Gesamtpaket gefordert. Die Artikel sollen so weit wie möglich entzerrt werden und sich höchstens um etwa ein Fünftel überlappen, dynamisches Zählen ist als eine Option notiert. Anders liegen Filter an einem Kolben kurz vor dem Beutel: Sie unterscheiden sich im Bild nur wenig voneinander. Die Überlegung ist, sie im AI Dynamic Count Modus am Kolben zu erkennen und hochzuzählen, kurz bevor sie in den Beutel gelegt werden. Offen sind die Einbindung in die Steuerung und die Platzierung der Kamera.

An einem Stapler für Hygieneartikel sollen die Artikel gezählt werden, hier kommt die All-in-One Kamera in Frage. Bei einem Verpackungsbetrieb ist der CMOS-Lasersensor mit integrierter Auswerteeinheit der Modellreihe LR-Z als Auslöser für die Zählung nach einer Vereinzelungsmaschine vorgesehen. Wie der Zählwert an die Steuerung geht, behandelt der Beitrag zu Zählen und Bestückungskontrolle in Verpackungs- und Montagelinien.

Ein Strahl, ein Stück: Deckel, Becher und Packmittel mit Einzelsensoren zählen

Kommen die Packmittel einzeln an einer festen Stelle vorbei, genügt oft ein Strahl je Objekt. In einem Betrieb sind mehrere Lasersensoren der Modellreihe LR-Z installiert, unter anderem für Deckel; für das Zählen wird die Einstellung technisch noch angepasst. Empfohlen ist, mit der DATUM-Kalibrierung einzulernen und dabei den Schaltwert anzupassen; unterscheiden sich die Verschlüsse in der Höhe, ist erneut einzulernen. Für eine zusätzliche Lichtschranke am Förderer, die meldet, ob ein Deckel da ist, wird eine Verzögerung gewünscht, falls Verschlüsse aneinanderstoßen, denn eine einzelne Lichtschranke trennt dicht aufeinanderfolgende Objekte nicht.

Für Kunststoffbecher verlief ein Versuch mit Digitalen Lichtleitersensoren der Modellreihe FS-N an Lichtleitergeräten der Modellreihe FU sehr gut. Der Lasersensor der Modellreihe LR-Z deckt je nach Ausführung Abstände von 25 bis 500 mm ab. Ein Sensor je Bahn bleibt die einfache Lösung, solange die Objekte vereinzelt ankommen. Berühren oder überlappen sie sich, kommt ein Bild über die Fläche in Frage; ob es die Objekte trennt, zeigt der Test.

Vor dem ersten Test: was Sie über Ihr Zählgut wissen sollten

Wer einen Test mit dem eigenen Zählgut vorbereitet, kommt mit wenigen Angaben weit: das dünnste und das dickste Teil, beim Stapel die Höhe, am Band Breite und Geschwindigkeit, die Zahl der Sorten auf derselben Linie und die Frage, ob sich die Packungen berühren oder überlappen. Ebenso wichtig ist, was mit der Zahl geschehen soll. Das kann eine Anzeige sein, ein Signal an die Maschine bei Erreichen der Sollmenge oder eine Datei je Auftrag als Nachweis.

Für jede Sorte lässt sich am Vision-Sensor ein eigenes Programm anlegen, über externe Eingänge sind bis zu 32 umschaltbar. Mit Originalteilen zeigt der Test dann, ob Kante, Kontur oder Strahl die Zahl verlässlich liefert.

Häufige Fragen

F Wann ist Zählen in der Verpackung eine Vollständigkeitsprüfung?

Wenn eine feste Sollzahl je Karton, Tray oder Sammelpack vorgegeben ist und nur i.O. oder n.i.O. gefragt wird, ist es eine Vollständigkeitsprüfung, auch wenn das Werkzeug zählt. Um Zählen im engeren Sinn geht es, wenn die Zahl selbst das Ergebnis ist: ein Stapel in Stück, Packungen je Auftrag oder Schicht, Artikel bis zum vollen Gebinde.

F Wie lassen sich Bögen oder Zuschnitte in einem Stapel zählen?

Gezählt werden die Kanten, in einem dokumentierten Fall als Kantenpaare mit einer hochauflösenden Kamera. Dünne Teile, hohe Stapel und wechselnde Formate machen die Auslegung anspruchsvoll; ein Stapel, der höher ist als das Bildfeld, wird in Abschnitten gelesen. Ob die dünnste Variante sicher getrennt wird, klärt der Test am Originalstapel.

F Wie zählt ein Vision-Sensor Packungen im Durchlauf?

Im AI Dynamic Count Modus zählt der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 die eingelernten Objekte, die eine festgelegte Zähllinie durchlaufen haben, auch mehrere bewegte Objekte gleichzeitig und ohne dass die Linie anhält. Die Zähllinie lässt sich verschieben, um die Zählung zu optimieren.

F Reicht ein Laser- oder Lichtleitersensor zum Zählen von Packmitteln?

Kommen Deckel, Becher oder Kartons einzeln an einer festen Stelle vorbei, genügt oft ein Strahl je Objekt. Eine einzelne Lichtschranke trennt dicht aufeinanderfolgende Objekte allerdings nicht. Berühren oder überlappen sich die Packmittel, kommt ein Bild über die Fläche in Frage, und der Test zeigt, ob es die Objekte einzeln erfasst.

F Kann der Vision-Sensor die Maschine auslösen, wenn das Gebinde voll ist?

Im AI Dynamic Count Modus lässt sich ein Ausgang setzen, sobald der Zählwert gleich dem Sollwert oder größer ist. Danach kann sich der Zähler selbst zurücksetzen. So gibt die Zahl Schieber, Beutelmaschine oder Stapler das Signal für das nächste Gebinde.

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