Druck- und Etikettenregistrierung: Druckbild und Etikett lagegenau positionieren

Ein Etikett kann vollständig, korrekt und lesbar sein und trotzdem falsch sitzen. Klebt es schief zur Kontur oder driftet das Druckbild über die Schicht, entsteht ein Fehler, der oft erst beim Kunden auffällt und eine Reklamation auslöst. In Druck- und Verpackungslinien geht es bei der Registrierung daher nicht um den Inhalt, sondern um die Lage: Wo liegt das Druckbild relativ zur Außenkontur, wie stark ist das Etikett verdreht und stimmt der Abstand zwischen zwei Druckmarken? Dieser Beitrag zeigt, wie Bildverarbeitung die Lage als Messwert erfasst und den ermittelten Versatz als Korrektur an eine Positionierachse übergibt. Das Aufbringen von Codes und Klarschrift bleibt außen vor und wird in einem eigenen Beitrag behandelt. Hier steht die Position im Mittelpunkt.

Wichtige Punkte im Überblick

Ein Etikett kann vollständig und lesbar sein und trotzdem falsch sitzen, denn bei der Registrierung zählt nicht der Inhalt, sondern die Lage zweier Merkmale zueinander als Versatz in X und Y und häufig als Drehwinkel.
Der Bezug muss vor der Technikauswahl feststehen: Bezug zur Außenkontur, Print-to-Print zwischen zwei gedruckten Merkmalen oder Print-to-Slit zwischen Druckbild und Schnitt, jeweils mit einem sauber definierten Referenzmerkmal.
Bei der Registrierung hat sich die Korrektur über eine Nullpunktverschiebung bewährt: das System gibt nur die Abweichung von der Sollposition weiter, und eine Registrier-, Schnitt- oder Wickelachse gleicht den Versatz aktiv aus.
Bei mehreren hundert Metern pro Minute, starker Vibration und teils meterweiten Arbeitsabständen müssen Belichtungszeit, Beleuchtung und Triggerung auf die Geschwindigkeit abgestimmt werden, damit keine Bewegungsunschärfe den Messwert unbrauchbar macht.
Die Sensorwahl staffelt sich nach Genauigkeit, Bahnbreite und Geschwindigkeit: ein Bildverarbeitungssystem mit Zeilen- oder Matrixkamera für die anspruchsvolle Registrierung, eine All-in-One Kamera mit integrierter AI für variantenreiche Etikettenlagen und ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 für die einfache Lage.

Registrierung als Positionsaufgabe: Druckbild und Etikett zur Kontur ausrichten

In den Projektunterlagen von Verpackungs- und Anlagenbauern taucht diese Aufgabe an sehr unterschiedlichen Produkten auf, folgt aber stets demselben Muster. Ein Etikett auf einer Dose oder Flasche soll in einer definierten Lage und mit definiertem Drehwinkel sitzen. Ein Druckbild auf einer laufenden Folie muss eine feste Position zur Außenkontur halten. Ein Stanzband oder ein Schnittwerkzeug ist exakt auf ein vorgedrucktes Merkmal auszurichten. In allen Fällen geht es nicht um den Inhalt, sondern um die Lage zweier Merkmale zueinander.

Damit unterscheidet sich die Registrierung klar von der reinen Anwesenheitsprüfung. Ob ein Etikett vorhanden, vollständig und faltenfrei ist, lässt sich mit einer einfachen Kontrolle beantworten. Die Registrierung liefert dagegen einen Wert mit Richtung, also einen Versatz in X und Y und häufig einen Drehwinkel. Dieser Wert wird zum eigentlichen Prüfmerkmal und entscheidet, ob der Prozess nachgeregelt werden kann, bevor Ausschuss entsteht.

Wer beide Aufgaben vermengt, baut ein System, das zu viel prüft und dennoch die eigentliche Frage nicht beantwortet. In der Praxis lohnt es sich, früh zu trennen. Die Vollständigkeit ist eine Gut-/Schlecht-Aussage, die Registrierung ist eine Positionsmessung, und beide erfordern je eigene Auslegungen von Bildfeld, Auflösung und Referenz.

Print-to-Print, Print-to-Slit und Bezug zur Außenkontur sauber definieren

Bevor Technik ausgewählt wird, muss feststehen, worauf sich die Lage bezieht. In der Praxis kommen drei Bezugsarten vor, die sich technisch deutlich unterscheiden.

Bezug zur Außenkontur: Das System erkennt die Kante oder Kontur des Produkts und misst, wo das Druckbild oder Etikett dazu sitzt. Diese Variante passt, wenn das Produkt selbst die Referenz ist, etwa bei einem Etikett auf einer Dose oder einem Aufdruck auf einem geformten Behälter.
Print-to-Print: Hier wird der Abstand zweier gedruckter Merkmale gemessen, zum Beispiel zwischen einer Losnummer, einem Datenfeld und einer Druckmarke. Der Bezug liegt vollständig im Druck, nicht am Produktrand.
Print-to-Slit: Der Abstand eines Druckbilds zum Schnitt oder zur Stanzung wird geprüft, damit spätere Trennung und Aufdruck zueinander passen.

Zu jeder Bezugsart gehört ein sauber definiertes Referenzmerkmal. Das kann ein vorgedrucktes Kreuz sein, eine Kante, eine Marke oder eine markante Kontur. Je stabiler dieses Merkmal im Bild erscheint, desto ruhiger wird der Messwert. In realen Projekten zeigt sich oft, dass nur eine Hauptrichtung relevant ist, etwa der Versatz in Laufrichtung der Bahn, während die Querrichtung mechanisch bereits geführt wird. Diese Einordnung reduziert die Aufgabe und erleichtert die spätere Regelung. Legen Sie deshalb früh fest, welches Merkmal ausgewertet wird, in welchen Richtungen der Versatz gebraucht wird und welche Abweichung der Folgeprozess noch verträgt.

Von der Messung zur Regelung: Versatz an die Positionierachse übergeben

Der wesentliche Schritt ist die Übergabe des Messwerts. Bei der Registrierung hat sich die Korrektur über eine Nullpunktverschiebung bewährt. Statt der absoluten Lage misst das System nur die Abweichung von der Sollposition und übergibt diesen Versatz. Der Folgeprozess läuft in seinem Programm weiter und wird um diesen Wert verschoben.

So kann eine Registrier-, Schnitt- oder Wickelachse das Druckbild nachführen, ein Etikettierkopf seine Aufsetzlage anpassen oder ein Handling eine Packung anhand ihrer Kontur ausrichten, obwohl sie nur grob zugeführt wurde. Entscheidend ist die Unterscheidung zwischen einer reinen Prüfung, die nur ein OK-/NG-Signal liefert, und einer regelnden Funktion, die den Versatz aktiv ausgleicht. In dokumentierten Anwendungen ist genau diese regelnde Funktion oft der Grund, warum Betreiber von starren Führungen absehen.

Die Kommunikation erfolgt markenunabhängig über gängige Schnittstellen. Häufig kommen Profinet oder EtherCAT zum Einsatz. Bei einfachen Aufgaben reicht eine digitale I/O-Verbindung, die nur die Richtung der Korrektur meldet. Ob der Wert an eine SPS oder direkt an die Achssteuerung geht, sollte früh ins Lastenheft sowie die Frage, wie schnell die Korrektur nach der Messung wirksam werden muss.

Hohe Bahngeschwindigkeit, Vibration und große Arbeitsabstände beherrschen

In Druck und Verpackung ist die Geschwindigkeit oft der harte Faktor. Bahnen laufen mit mehreren hundert Metern pro Minute, und bei einer bewegten Aufnahme droht Bewegungsunschärfe, die den Messwert unbrauchbar macht. Belichtungszeit, Beleuchtung und Triggerung müssen deshalb zur Geschwindigkeit passen. Eine kurze Belichtung friert das Bild ein, verlangt aber genug Licht, damit das Merkmal sicher erscheint.

Zwei weitere Punkte erschweren die Auslegung:

Vibration: Manche Linien schwingen stark, sodass das Merkmal im Bild wandert. Eine robuste Referenz und eine ausreichende Bildrate fangen diesen Effekt ab.
Große Arbeitsabstände: Wo die Kamera nicht nah an die Bahn kann, liegt der Arbeitsabstand teils im Meterbereich. Das kostet Auflösung, die durch ein kleineres Bildfeld oder eine höher auflösende Kamera zurückgeholt werden muss.

Die Vorgabe "so genau wie möglich" ist keine brauchbare Spezifikation. Besser ist ein Zielwert, abgeleitet aus der Toleranz des Folgeprozesses, dazu die reale Bahngeschwindigkeit, der Arbeitsabstand und der volle Formatumfang. Erst diese Werte machen aus einem Wunsch eine auslegbare Aufgabe.

Sensorwahl: Zeilenkamera, Matrixkamera oder Vision-Sensor

Die passende Technik richtet sich nach Genauigkeit, Bahnbreite und Geschwindigkeit.

Bildverarbeitungssysteme der Modellreihen CV-X und XG-X: Für die anspruchsvolle Registrierung mit feinem Versatz und Offset-Ausgabe bieten diese Systeme die nötige Werkzeugtiefe. Eine Zeilenkamera erfasst eine breite, endlos laufende Bahn ohne Stoß, eine Matrixkamera passt zu getakteten Einzelprodukten und größeren Bildfeldern.
All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS: Wo die Etikettenlage und der Drehwinkel gesucht sind und die Merkmale variantenreich oder kontrastarm ausfallen, spielt eine All-in-One Kamera mit integrierter AI ihre Stärke aus. Sie lernt zulässige Lagen anhand von Beispielbildern und bleibt bei wechselndem Dekor stabil.
Vision-Sensor IV4: Für die einfache Etiketten- und Druckbildlage genügt ein kompakter Vision-Sensor der Modellreihe IV4. Er erkennt die Lage eines eindeutigen Merkmals und gibt ein Ergebnis aus, ohne dass tiefe Bildverarbeitungskenntnisse nötig sind.

Die Entscheidung sollte am realen Muster fallen, nicht am Datenblatt. Ein Merkmal, das im Labor sauber erscheint, kann bei realer Geschwindigkeit und wechselnder Farbe deutlich schwieriger werden.

Abgrenzung zur Code- und Klarschriftlesung und Test mit echten Druckmustern

Registrierung und Codelesung sind verwandt, aber unterschiedliche Aufgaben. Bei der Codelesung geht es um den Inhalt eines Codes oder einer Klarschrift und um deren Lesbarkeit. Bei der Registrierung geht es um die Lage, also um den Versatz eines Druckbilds, Codes oder Schnitts relativ zu einem anderen Merkmal. Beide Aufgaben können auf derselben Linie vorkommen, sie benötigen jedoch getrennte Auslegungen, denn eine Lesekamera meldet einen unlesbaren Code, liefert aber keinen Positionsversatz.

Kein Registrierprojekt sollte ohne Machbarkeitsnachweis beauftragt werden. Stellen Sie reale Druckmuster in allen Farben und Formaten bereit, auch in ungünstigen Zuständen mit glänzendem oder wechselndem Dekor. Prüfen Sie unter realen Bedingungen, ob die geforderte Genauigkeit erreicht wird, ob alle Varianten sicher erkannt werden und ob die Taktzeit bei tatsächlicher Bahngeschwindigkeit eingehalten wird. Erst danach gehören Bildfeld, Auflösung, Referenzmerkmal, Beleuchtung und Schnittstelle ins Lastenheft. So wird aus einer Vermutung eine belastbare Auslegung, und die spätere Abnahme prüft nur noch, was im Machbarkeitsnachweis bereits nachgewiesen wurde.

Häufige Fragen

F Wie prüfe ich die Lage eines Druckbilds zur Außenkontur?

Das Bildverarbeitungssystem erkennt zuerst die Kante oder Kontur des Produkts und misst dann, wo das Druckbild dazu sitzt. Der Versatz in X und Y sowie ein Drehwinkel werden als Messwert ausgegeben, entweder als OK/NG-Signal oder als Korrektur an eine Positionierachse. So lässt sich ein driftendes Druckbild erkennen und nachregeln, bevor Ausschuss entsteht.

F Was ist der Unterschied zwischen Print-to-Print und Print-to-Slit?

Bei Print-to-Print wird der Abstand zwischen zwei gedruckten Merkmalen gemessen, zum Beispiel zwischen einer Druckmarke und einem Datenfeld. Bei Print-to-Slit geht es um den Abstand eines Druckbilds zum Schnitt oder zur Stanzung. Da in beiden Fällen der Bezugspunkt unterschiedlich ist, müssen Referenzmerkmal und Bildfeld jeweils separat festgelegt werden.

F Worin unterscheidet sich Registrierung von der reinen Etikettenkontrolle?

Die Etikettenkontrolle beantwortet, ob ein Etikett vorhanden, vollständig und unbeschädigt ist, also eine Gut-Schlecht-Frage. Die Registrierung misst die Lage und den Drehwinkel des Etiketts und liefert einen Versatz als Wert mit Richtung. Beide Aufgaben können auf derselben Linie vorkommen, brauchen aber unterschiedliche Auslegung.

F Wie schnell darf die Bahn laufen, damit die Registrierung stabil bleibt?

Bahnen mit mehreren hundert Metern pro Minute sind möglich, sofern Belichtungszeit, Beleuchtung und Triggerung auf die Geschwindigkeit abgestimmt sind. Eine kurze Belichtung verhindert Bewegungsunschärfe, verlangt aber ausreichend Licht. Die tatsächlich erreichbare Genauigkeit bei realer Geschwindigkeit sollte im Machbarkeitstest mit Originalmustern verifiziert werden.

F Funktioniert die Korrektur mit jeder Achs- oder Robotersteuerung?

Ja, sofern das System markenunabhängig ausgelegt ist. Der Versatz wird über gängige Schnittstellen wie Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP oder eine digitale I/O-Verbindung übergeben, unabhängig von der eingesetzten Steuerung. Ob der Wert über die SPS oder direkt an die Achse geht, sollte früh im Lastenheft geklärt werden.

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