Lebensmittel und Getränke

Beleuchtung für Maschinelles Sehen bei der Lebensmittel- und Getränkeinspektion

• Prüfung von transparentem und reflektierendem Glas sowie PET bei voller Liniengeschwindigkeit.
• Überprüfung der Unversehrtheit der Behälter, der Verschlussqualität, der Korrektheit der Etiketten und des Füllstands.
• Je nach Oberfläche und Art des Defekts werden Techniken wie Hintergrundbeleuchtung, diffuse Beleuchtung und Ringbeleuchtung ausgewählt.
• Hygienische, spülbare Beleuchtungseinheiten für den Einsatz in Umgebungen mit feuchten Lebensmitteln.
• Jeder Anwendungshinweis enthält einen Link zu den entsprechenden RODER-Produkt- und Technologieseiten.

Die Lebensmittel- und Getränkeherstellung verbindet einen sehr hohen Durchsatz mit strengen Sicherheits- und Compliance-Anforderungen. Daher muss das Maschinelle Sehen die Unversehrtheit der Behälter, die Qualität der Verschlüsse, die Korrektheit der Etiketten sowie den Füllstand bei voller Liniengeschwindigkeit überprüfen. Zudem finden viele dieser Prüfungen an transparenten oder reflektierenden Materialien wie Glas und PET statt. Dieser Branchen-Hub stellt die Inspektionsaufgaben der Lebensmittel- und Getränkeindustrie vor. Zudem verknüpft er jeden Anwendungshinweis mit der empfohlenen Beleuchtungstechnik und den passenden RODER Vision-Produkten. Kurz gesagt: Er ist der Einstiegspunkt für Ingenieure, die Beleuchtungslösungen für Anlagen in den Bereichen Getränke, Milchprodukte, Backwaren und verpackte Lebensmittel auswählen. Darüber hinaus bündelt er das Branchen-Know-how an einem übersichtlichen Ort.

Warum die Lebensmittel- und Getränkeinspektion anspruchsvoll ist

Transparenz stellt die erste Herausforderung dar. Glas und PET sind lichtdurchlässig, sodass eine Frontbeleuchtung allein oft nur einen schwachen, unklaren Kontrast erzeugt. Daher ist eine Durchlichtbeleuchtung von hinter dem Behälter in der Regel der zuverlässigste Ansatz. Zudem erzeugen glänzende Oberflächen helle Spiegelreflexionen, die das zu erfassende Merkmal verdecken können. Aus diesem Grund sind häufig Diffusion und Polarisation erforderlich.

Die Geschwindigkeit stellt die zweite Herausforderung dar. Abfüll- und Verpackungsanlagen laufen mit einer Leistung von Hunderten von Einheiten pro Minute. Daher muss die Beleuchtung einen gepulsten Betrieb unterstützen, der mit der Kamera synchronisiert ist. Andernfalls beeinträchtigt Bewegungsunschärfe jede Messung. Durch die gepulste Beleuchtung werden sich schnell bewegende Flaschen „eingefroren“, ohne dass die Bildschärfe darunter leidet.

Die Umgebungsbedingungen stellen die dritte Herausforderung dar. Die Lebensmittelbänder sind feucht, werden mit Hochdruckstrahlen gereinigt und Kondenswasser ausgesetzt. Daher benötigen die Beleuchtungseinheiten eine geeignete Schutzart IP sowie einen waschbeständigen Gehäusekörper. Roder Vision bietet Konfigurationen mit Schutzart IP speziell für diese Bedingungen an, sodass die Beleuchtungseinheiten wiederholte Reinigungszyklen unbeschadet überstehen.

Die wichtigsten Inspektionsaufgaben

In der Lebensmittel- und Getränkeinspektion gibt es mehrere wiederkehrende Prüfaufgaben. Zunächst wird im Rahmen der Behälterinspektion sichergestellt, dass Flaschen, Gläser und Dosen frei von Rissen, Absplitterungen und Verformungen sind. Anschließend wird bei der Verschlussprüfung das Vorhandensein des Verschlusses, der korrekte Sitz, die Manipulationssicherheit und die Farbe überprüft. Darüber hinaus werden bei der Etiketteninspektion die Druckqualität, die Position, der Textinhalt sowie das Fehlen von Falten überprüft.

Ebenso wichtig ist die Füllstandsüberwachung. Hier macht eine Hintergrundbeleuchtung den Flüssigkeitsrand als scharfen Übergang sichtbar, sodass das System Unter- und Überfüllungen zuverlässig erfasst. Darüber hinaus sucht die Fremdkörpererkennung nach Partikeln oder Verunreinigungen im Inneren transparenter Behälter. Schließlich müssen Datums- und Chargenkennzeichnungen vorhanden und lesbar sein, um die Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten und gesetzliche Vorschriften einzuhalten.

Die Sekundärverpackung bietet eine weitere Kontrollstufe. So überprüft beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung vor der Palettierung die Kartonabmessungen, den Verschluss der Klappen sowie eventuelle Verformungen des Kartons. Darüber hinaus müssen die auf den Kartons aufgedruckten Chargen- und Datumscodes für die Logistik und das Rückrufmanagement lesbar sein. Daher gelten für Primärverpackungen und Umverpackungen dieselben Beleuchtungsprinzipien. Folglich kann eine einzige Beleuchtungsstrategie die gesamte Produktionslinie abdecken.

Empfohlene Beleuchtungstechniken

Jede Aufgabe ist einer bestimmten Beleuchtungsgeometrie zugeordnet. Bei transparenten Behältern erzeugt die Hintergrundbeleuchtung die kontrastreiche Silhouette, die für die Erkennung von Rissen, Füllstand und Profil erforderlich ist.

Bei glänzenden Etiketten und gewölbten Oberflächen sorgen diffuse Beleuchtung und Dombeleuchtung für eine Blendungsunterdrückung und einen gleichmäßigen Kontrast. Bei Verschlusskappen und kleinen runden Bauteilen gewährleistet ein Ringlicht eine symmetrische, ausrichtungsunabhängige Ausleuchtung.

Die Auswahl der Wellenlänge verfeinert das Ergebnis. So filtert beispielsweise Monochromatisches Licht in Kombination mit einem passenden Filter Umgebungslicht bei schnellen Linien heraus. Im Gegensatz dazu bleibt Weißlicht die Standardeinstellung, wenn Farbinformationen von Bedeutung sind, wie beispielsweise bei der Überprüfung der Verschlusskappe oder des Etikettendrucks. Daher werden Geometrie und Spektrum gemeinsam ausgewählt und niemals isoliert voneinander betrachtet.

Auch die mechanische Integration beeinflusst die Wahl. So lassen Förderbänder beispielsweise selten Platz für eine Hintergrundbeleuchtung direkt unter dem Behälter. Daher nutzen Integratoren transparente Halterungen, Lücken im Förderband oder eine Sternrad-Förderung, um den Strahlengang freizuhalten. Zudem müssen der Arbeitsabstand und das Sichtfeld auf die Kamera und das Objektiv abgestimmt sein. Daher werden die Beleuchtungskonzeption und die mechanische Anordnung parallel entwickelt.

Empfohlene VISIOTRONIX-Beleuchtungen

Vier Beleuchtungsserien decken die meisten Prüfaufgaben in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ab. Die folgende Tabelle verweist auf die jeweilige Produktseite und nennt die Aufgabe, die die Serie in der Linie übernimmt.

	Serie	Beleuchtungsfamilie	Typischer Einsatz in Lebensmitteln und Getränken
	BL3-Serie	LED-Durchlichtbeleuchtungen	Durchlicht für Füllstand, Behältersilhouette und Risserkennung an Glas und PET
	DC6-Serie	LED-Ringbeleuchtungen	Gleichmäßiges, schattenfreies Licht rund um das Objektiv für Kappen, Verschlüsse und kleine runde Teile
	FD2-Serie	LED-Flat-Dome-Beleuchtungen	Diffuses Licht auf glänzenden Etiketten, Folien und gewölbten Oberflächen, ohne Glanzlichter
	DL6-Serie	LED-Flächenbeleuchtungen	Hochdichtes Direktlicht für die Prüfung des Etikettendrucks und die allgemeine Linienkontrolle

Bei den meisten Aufgaben im Lebensmittel- und Getränkebereich kommt eine kleine Auswahl an Beleuchtungseinheiten zum Einsatz. Wählen Sie für Anwendungen mit Durchlicht- und Füllstandskontrollen LED-Hintergrundbeleuchtungen. Verwenden Sie für Anwendungen mit Verschlüssen und kleinen runden Teilen LED-Ringbeleuchtungen. Ziehen Sie für glänzende Etiketten und gewölbte Oberflächen LED-Flachkuppelbeleuchtungen in Betracht.

Für OEM-Integration, Mehrstationenzellen oder Sondergeometrien bietet VISIOTRONIX zudem technische Unterstützung über die Kontaktkanäle des Unternehmens. In der Praxis macht die richtige Kombination aus Geometrie, Spektrum und Gehäuse aus einer schwierigen Lebensmittelprüfung eine routinemäßige, wiederholbare Kontrolle. Gehen Sie daher von der Applikationsschrift aus, die zu Ihrer Aufgabe passt, und folgen Sie anschließend den Links zu den Technologie- und Produktseiten.

Hygiene, Materialien und Einhaltung von Vorschriften

Die Standards zur Lebensmittelsicherheit bestimmen einen Großteil des Inspektionsaufwands. Folglich sind Rückverfolgbarkeitscodes, Allergenkennzeichnungen und manipulationssichere Verschlüsse keine optionalen Prüfpunkte. Vielmehr handelt es sich um gesetzliche Anforderungen, deren Einhaltung das Visionssystem gewährleisten muss. Darüber hinaus müssen die Materialien der Beleuchtungseinheit und die Schutzart den Anforderungen an ein hygienisches Design sowie häufigen Reinigungsvorgängen entsprechen.

Zuverlässigkeit schützt zudem die Marke. Ein übersehener Riss oder ein falsches Etikett kann Rückrufaktionen auslösen und das Vertrauen der Kunden untergraben. Daher ist eine stabile, flimmerfreie Beleuchtung für reproduzierbare Ergebnisse über lange Schichten hinweg unerlässlich. Die RODER Vision-Treiber stabilisieren den LED-Strom, sodass die Helligkeit bei jeder Erfassung konstant bleibt.

Anwendungshinweise für die Lebensmittel- und Getränkebranche

Die folgenden Anwendungshinweise beschreiben konkrete Lebensmittel- und Getränkeinspektionen. In jedem Fall erläutert der Hinweis das Problem, die empfohlene Beleuchtung sowie die entsprechenden RODER-Produkte.

Prüfung von Glas- und PET-Flaschen

LED-Hintergrundbeleuchtungen ermöglichen den Blick durch transparente Behälter. Daher überprüft das System den Füllstand, die Dichtheit des Verschlusses sowie eventuelle Verunreinigungen an Glas- und PET-Flaschen.

Risserkennung bei Glasflaschen

Eine diffuse Hintergrundbeleuchtung sorgt für einen gleichmäßigen Hintergrund. Dadurch erscheinen Risse und strukturelle Mängel auf schnellen Abfüllanlagen als kontrastreiche Konturen.

Flaschenkappeninspektion

Eine gezielte LED-Beleuchtung überprüft das Vorhandensein, die Ausrichtung, die Manipulationssicherheit und die Farbe der Verschlüsse. Dadurch bleibt die Verschlussprüfung auch bei voller Produktionsgeschwindigkeit zuverlässig.

Etikettenprüfung

Diffuses Licht macht Druckfehler, fehlenden Text, Knicke und Fehlausrichtungen sichtbar. Daher erfolgt die Überprüfung von Etiketten und Verpackungen stets einheitlich und präzise.

Häufig gestellte Fragen

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