Leerflaschen, Mehrwegkästen, Fässer und Verschlüsse beim Abfüller prüfen: Risse, Ausbrüche, Deformation und Rückstände erkennen
Beim Abfüller kommt ein Teil der Behälter nicht zum ersten Mal auf die Linie. Mehrwegflaschen, Kästen und Fässer kommen aus dem Handel zurück, und was sie unterwegs abbekommen haben, muss vor dem Befüllen auffallen. Dieser Beitrag richtet sich an Ingenieure in Brauereien, bei Mineralbrunnen und Erfrischungsgetränkeherstellern, bei Abfüllern von Gläsern und an die Maschinenbauer, die dort Inspektionsstationen bauen. Er ordnet dokumentierte Anwendungen nach dem Objekt: Glasflasche, Fass, Kasten und Verschluss. Von einer installierten Prüfung berichtet keine davon.
Wichtige Punkte im Überblick
- Eine zurückgekommene Glasflasche hat zwei kritische Zonen: Boden und Innenraum zeigen erst nach der Flaschenwaschmaschine Schmutz oder Fremdkörper, Hals und Mündung tragen die Ausbrüche und Risse, die beim Befüllen und Verschließen zum Problem werden.
- Ein Riss im Hals zeigt sich nur aus bestimmten Blickwinkeln, und für mehrere Kameras rund um den Hals an einem Controller passt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G.
- An einer gravierten Flasche sieht die Kamera eine gewollte Struktur, die sich vom Kratzer unterscheiden muss, und das gehört mit Gut- und Schlechtmustern in denselben Versuch.
- Eine Delle von wenigen Millimetern am ungewaschenen Bierfass ändert die Höhe der Oberfläche, aber kaum ihre Helligkeit, deshalb misst der Profilsensor die Höhe statt der Helligkeit.
- Bei Rückständen auf Bierflaschenverschlüssen lieferte in einem dokumentierten Versuch mit multispektraler Aufnahme grünes Licht bei grünen und UV-Licht bei gelben Verschlüssen das beste Bild.
Zweimal prüfen: Boden nach der Waschmaschine, Hals und Mündung in der Bewegung
Eine zurückgekommene Glasflasche hat zwei kritische Zonen. Boden und Innenraum zeigen erst nach der Flaschenwaschmaschine, ob Schmutz oder ein Fremdkörper hängen geblieben ist. Hals und Mündung dagegen tragen die Ausbrüche und Risse, die beim Befüllen und Verschließen zum Problem werden. Deshalb sitzen die Prüfstellen in den Anwendungen an zwei verschiedenen Orten der Linie.
Die erste Zone betrifft die Linie einer Brauerei. Bierflaschen aus Grün- und Braunglas sollen nach der Waschmaschine am Boden auf Schmutz und Defekte geprüft werden, ausdrücklich mit Blick ins Innere. Gesucht sind Fremdelemente ab etwa 1 x 1 mm, bei über 20.000 Flaschen pro Stunde. Rechnerisch folgt damit spätestens alle 0,18 s die nächste Flasche; für die Auswertung sind 100 ms vorgegeben. Ein bestehendes System soll ersetzt werden.
Für Boden und Innenraum ist die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS die naheliegende Klasse. Wie gut ein kleines Fremdelement durch grünes oder braunes Glas zu sehen ist, entscheidet sich an der Beleuchtung und gehört in den Test mit Originalflaschen.
Risse im Flaschenhals: mehrere Kameras, Grenzmuster und die Frage nach dem kleinsten Glasstück
Ein Riss im Hals zeigt sich nur aus bestimmten Blickwinkeln. Wer ihn an einer rotierenden oder vorbeilaufenden Flasche sicher finden will, schaut aus mehreren Richtungen.
In einem Fall soll der Hals in der Bewegung mit mindestens drei Kameras geprüft werden, und die Grenzmuster sind gezogen. Laufen drei oder mehr Kameras an einem Controller zusammen, passt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G, die bis zu acht Kameras mit 0,31 bis 64 MP aufnimmt.
Ein anderer Anwender sieht eine einzelne Kamera am Hals vor. Sein Anlass ist das Risiko, dass Glas in die Flasche gelangt. Offen ist vor allem, wie klein das kritischste Glasstück sein darf, damit die Prüfung es noch findet. Für eine solche einzelne Ansicht kommt der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 in Frage, dessen Arbeitsabstand von 50 mm bis über 3 m reicht.
Auch an gefüllten Flaschen ist der Riss eine Frage, in einer Anwendung ohne Angabe der Branche. Kleine Flaschen sollen bei 150 bis 200 Stück pro Minute geprüft werden, rechnerisch also alle 0,3 bis 0,4 s eine. Ob der Flüssigkeitsspiegel dabei schwankt, war noch zu klären; das Objektiv braucht rund 10 cm Abstand zur Flasche. Ein Test an diesen Flaschen verlief erfolgreich; vorgesehen sind drei Kameras.
Eckige, gravierte und farbige Flaschen: was die Station zusätzlich sehen muss
Eine runde Klarglasflasche ist der einfache Fall. Die dokumentierten Anwendungen zeigen, wie schnell die Liste wächst. Für eckige Glasflaschen zwischen 200 ml und 1 l mit Gravur ist eine eigenständige Prüfstation gefordert. Sie soll Fremdkörper innen und außen erkennen, überschüssiges Glas an der Öffnung, einen doppelten Boden, scharfe Kanten, verformte Flaschen und Kratzer, bei Zehntausenden Flaschen pro Stunde. An einer Gravur sieht die Kamera eine gewollte Struktur, die sich vom Kratzer unterscheiden muss; das gehört mit Gut- und Schlechtmustern in denselben Versuch.
Eine weitere Anwendung, ebenfalls ohne Branchenangabe, betrifft Flaschen aus Klar- und Braunglas mit verschieden gefärbten Füllungen, rund 60 Stück pro Minute. Risse und abgebrochene Stücke ab etwa 5 mm sollen erkannt werden. Ein Abfüller von Gläsern aus Klarglas, Braunglas, Steinzeug und beschichtetem Glas stellt Glasfehler wie Blasen und Risse an den Anfang einer langen Liste; beschädigte Verschlüsse stehen dort ebenfalls. Steinzeug ist nicht durchsichtig, bei beschichtetem Glas hängt es von der Schicht ab; wo die Wand undurchsichtig ist, bleibt die Prüfung auf die Oberfläche beschränkt. Wie Licht und Kamera auf transparentes und farbiges Glas abgestimmt werden, beschreibt die Übersichtsseite zu Lebensmitteln und Getränken.
Bierfässer auf Deformation prüfen: 3D am ungewaschenen Fass
Ein Fass kommt verbeult zurück, und eine Delle von wenigen Millimetern ist im Graubild eines verschmutzten Fasses kaum zu sehen. Gefragt ist deshalb eine Deformation im Millimeterbereich über einen größeren Teil des Umfangs, am ungewaschenen und verschmutzten Fass, bei Fasshöhen von knapp 30 bis gut 50 cm.
Der 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 misst die Höhe der Oberfläche statt ihrer Helligkeit, und genau das braucht eine Delle auf schmutzigem Metall. Je nach Messkopf erfasst er 7,0 bis 510 mm in X-Richtung, mit bis zu 3.200 Punkten je Profil und bis zu 16 kHz Abtastung. Ausgewertet wird am Controller der High-End Bildverarbeitung mit ultimativer Flexibilität der Modellreihe XG-X. Ob der Profilsensor das Fass abtastet, während es sich dreht, oder an ihm entlangfährt, legt die Mechanik der Station fest.
Der Mehrwegkasten: Schäden und Fremdobjekte im selben Durchlauf
Für einen Flaschenkasten mit PET- und Glasflaschen ist eine Anwendung dokumentiert, die keine Branche nennt: Defekte am Kasten und Fremdobjekte darin sollen auffallen. An derselben Station möchte der Anwender auch sehen, ob Verschlüsse noch aufsitzen, Flaschen kopfüber stehen und Glas und PET gemischt sind. Das sind Fragen nach Anwesenheit, Lage und Sorte, die eigene Beiträge behandeln; für die Defektprüfung zählen der beschädigte Kasten und der Gegenstand, der nicht hineingehört.
Für einen Fremdkörper im Fach kommt die All-in-One Kamera von oben in Frage. Hat ein Schaden am Kasten eine Höhe, liefert der Profilsensor das deutlichere Signal.
Rückstände und Schäden am Verschluss: Lichtfarbe und Einbauort am Füller
An einer Füllstation für Bier sollen Rückstände auf den Verschlüssen erkannt werden, bevor diese aufgesetzt werden. Im Versuch mit multispektraler Aufnahme lieferte grünes Licht bei grünen Verschlüssen und UV-Licht bei gelben Verschlüssen das beste Bild. Das ist das Ergebnis dieses einen Versuchs mit diesen Farben, keine Regel für andere Verschlüsse.
Die eigentliche Hürde ist dort der Einbauort. An der Station wird Flüssigkeit versprüht, und der Bereich wird mehrmals täglich gewaschen. Kamera und Licht müssen also so sitzen, dass sie das Verschlussbild erfassen, ohne im Sprühnebel zu stehen. Die multispektrale Aufnahme steht auf der All-in-One Kamera je nach Kameratyp zur Verfügung.
Den Defekt am Verschluss selbst nennt die Liste des Glasabfüllers: beschädigte Verschlüsse. Ob ein Verschluss vorhanden ist, richtig sitzt oder zur Variante passt, gehört zur Verschlusskontrolle an der Abfülllinie.
Häufige Fragen
F Wie viele Kameras braucht die Prüfung eines Flaschenhalses auf Risse?
A
In einem dokumentierten Fall soll der Hals in der Bewegung mit mindestens drei Kameras geprüft werden, in einem anderen ist eine einzige Kamera vorgesehen. Mehrere Kameras an einem Controller nimmt die Modellreihe VS-G auf, bis zu acht. Welche Rissgröße sicher erkannt wird, klärt erst der Test mit Grenzmustern.
F Kann eine Kamera Schmutz im Inneren einer Grün- oder Braunglasflasche erkennen?
A
In einer dokumentierten Anwendung sollen nach der Waschmaschine Fremdelemente ab etwa 1 x 1 mm am Boden von Grün- und Braunglasflaschen erkannt werden. Ob das gelingt, hängt von Beleuchtung, Glasfarbe und Takt ab. Das gehört in einen Test mit Originalflaschen.
F Warum prüft man Bierfässer in 3D?
A
Eine Delle von wenigen Millimetern ändert die Höhe der Oberfläche, aber kaum ihre Helligkeit, besonders an einem ungewaschenen Fass. Der 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 misst diese Höhe direkt. Je nach Messkopf erfasst er dabei 7,0 bis 510 mm in X-Richtung.
F Welche Lichtfarbe eignet sich für Rückstände auf farbigen Verschlüssen?
A
Im dokumentierten Versuch zeigte grünes Licht Rückstände auf grünen Verschlüssen am besten und UV-Licht Rückstände auf gelben. Das gilt für diesen Versuch und diese Farben. Mit multispektraler Aufnahme lässt sich die passende Wellenlänge für eigene Verschlüsse im Test bestimmen.
F Ist ein fehlender Verschluss auch ein Defekt?
A
Nein. Ein fehlender Verschluss ist eine Anwesenheitsfrage, ein schief sitzender eine Lagefrage. Zur Defektprüfung gehören der beschädigte Verschluss und Rückstände auf seiner Oberfläche.
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