Die Inspektion von Flaschenkappen und -verschlüssen gehört zu den am weitesten verbreiteten Bildverarbeitungsanwendungen in der Verpackungsindustrie. Sie kommt in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion, in pharmazeutischen Abfülllinien, bei der Montage von Körperpflegeprodukten sowie in der chemischen Verpackung zum Einsatz. Die Prüfanforderungen variieren je nach Verschlusstyp und Produktkategorie stark. Die zentrale Herausforderung bleibt stets dieselbe: Die Verschlussoberfläche ist häufig gekrümmt, reflektierend und muss bei sehr hohen Liniengeschwindigkeiten mit einer Toleranz von null für defekte Produkte beim Verbraucher geprüft werden.
Die Wahl der LED-Beleuchtungstechnik ist der wichtigste Einzelfaktor dafür, ob ein Verschlussprüfsystem eine zuverlässige Erkennung erreicht oder übermäßigen Falschausschuss erzeugt. Eine falsche Beleuchtungsgeometrie erzeugt Bilder, auf denen der Fehler unsichtbar ist – unabhängig davon, wie anspruchsvoll der Bildverarbeitungsalgorithmus ist. Dieser Leitfaden behandelt die Hauptprüfaufgaben an Flaschenverschlüssen und die Beleuchtungsansätze, die für jede Aufgabe zuverlässige Ergebnisse liefern.
Anwesenheits- und Abwesenheitserkennung von Verschlüssen
Die grundlegendste Verschlussprüfaufgabe besteht darin, das Vorhandensein eines Verschlusses auf jeder Flasche zu bestätigen, bevor das Produkt die Abfüllstation verlässt. Fehlende Verschlüsse stellen in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaproduktion einen kritischen Fehler dar. Die Erkennung muss selbst bei Liniengeschwindigkeiten von mehreren hundert Behältern pro Minute bei 100 % Durchsatz zuverlässig bleiben.
Die Durchlichtbeleuchtung ist der robusteste Ansatz für die Verschlussanwesenheitsprüfung, sofern die Flaschengeometrie dies zulässt. Die Flasche wird von hinten beleuchtet. Eine korrekt verschlossene Flasche blockiert das Durchlicht im Verschlussbereich, während eine unverschlossene Flasche das Durchlicht durch den offenen Hals passieren lässt. Der Kontrast zwischen Anwesenheit und Abwesenheit ist sehr hoch und unabhängig von Verschlussfarbe, Oberflächenbeschaffenheit oder Schwankungen der Liniengeschwindigkeit.
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Wenn Durchlicht aufgrund der Flaschengeometrie oder Förderbandkonfiguration nicht möglich ist, wird ein Auflichtansatz mit einer Ring- oder Matrixbeleuchtung und Helligkeitsschwellenwerterkennung eingesetzt. Die Verschlussoberfläche erzeugt ein charakteristisches Reflexionsmuster, während ein unverschlossener Flaschenhals ein völlig anderes erzeugt. Die Beleuchtung muss den Helligkeitsunterschied zwischen verschlossenem und unverschlossenem Zustand so hoch wie möglich treiben.
Erkennung von Verschlussausrichtung und Schräglage
Ein vorhandener, aber fehlausgerichteter Verschluss – geneigt, schräg oder schief aufgeschraubt – ist ein schwerwiegender Fehler. Er kann zu Produktleckagen, versagender Originalitätssicherung oder Verbraucherbeschwerden führen. Die Verschlussausrichtungsprüfung misst die Winkelposition und Neigung des Verschlusses relativ zur Flaschenachse.
Ausrichtungserkennung in Draufsicht
Bei Verschlüssen mit flacher oder leicht gewölbter Oberseite liefert eine Kamera in Draufsicht mit Ringbeleuchtung ein klares Bild der Schnittstelle zwischen Verschluss und Flasche. Eine Fehlausrichtung zeigt sich als asymmetrischer Spalt oder Schatten um den Verschlussumfang. Eine Flachwinkel-Ringbeleuchtung erhöht die Sichtbarkeit des Spaltschattens und macht geringe Fehlausrichtungen messbar.
Profilinspektion in Seitenansicht
Die Seitenansichtsinspektion mit Durchlichtbeleuchtung liefert das klarste Bild der Verschlussneigung. Ein korrekt angebrachter Verschluss zeigt eine horizontale Oberkante, während ein geneigter Verschluss eine schräge Kante aufweist. Die Silhouettenabbildung im Durchlicht ist die präziseste Technik zur Messung des Verschlussneigungswinkels, da die Kantenposition aus der Silhouettengrenze und nicht aus der Oberflächenreflexion des Verschlusses stammt.
Inspektion der Originalitätssicherung und Dichtheitsprüfung
Viele Verschlusstypen besitzen ein Originalitätsband (Garantiering), das beim ersten Öffnen des Verschlusses bricht oder sich vom Verschlusskörper trennt. Die Bestätigung der Unversehrtheit der Originalitätssicherung vor dem Versand des Produkts ist eine obligatorische Qualitätsprüfung in Pharma-und Lebensmittelanwendungen.
Verifizierung der Bandunversehrtheit
Das Originalitätsband eines Verschlusses ist gewöhnlich ein schmaler Ring an der Verschlussbasis. Dome-Beleuchtung oder Flachwinkel-Ringbeleuchtung hebt das Bandprofil mit hohem Kontrast hervor. Ein gebrochenes oder teilweise abgetrenntes Band zeigt sich als helle Linie oder Spalt an der Verschlussbasis, was als Helligkeits- oder Geometrieanomalie im Bild erkennbar ist.
Prüfung des Vorhandenseins von Induktionsversiegelungen
Produkte, die mit einer Induktionsfolie versiegelt sind, benötigen eine Verifizierung, dass die Folie vorhanden und intakt ist. NIR-Beleuchtung kann bestimmte Verschlussmaterialien durchdringen und das Vorhandensein oder Fehlen der Folienversiegelung unter dem Verschluss offenbaren. Bei transparenten oder halbtransparenten Verschlussmaterialien kann eine Durchlichtbeleuchtung im sichtbaren Wellenlängenbereich die Folienkontur durch den Verschlusskörper hindurch zeigen.
Verschlussfarb-und Aufdruckprüfung
Auf Verpackungslinien mit mehreren Varianten (Multi-SKU) ist die Bestätigung, dass für jede Produktvariante die korrekte Verschlussfarbe und der richtige Aufdruck verwendet werden, eine kritische Prüfaufgabe. Eine falsche Verschlussfarbe bei einem Arzneimittel könnte zu einem schwerwiegenden Dosierungsfehler führen. In der Lebensmittel- und Getränkeproduktion führen falsche Verschlussfarben oder Aufdrucke zu Kennzeichnungsabweichungen.
Die Verschlussfarbprüfung erfordert eine Beleuchtung mit stabiler spektraler Leistung. Jede Variation der Farbtemperatur oder der Spektralverteilung der Beleuchtung verändert die wahrgenommene Farbe des Verschlusses im Kamerabild. RODER Vision DL6 und DC6 Beleuchtungen nutzen die HTTM-Wärmemanagementtechnologie, um die LED-Sperrschichttemperatur stabil zu halten und die spektrale Leistung über verschiedene Umgebungstemperaturen und Einschaltdauern hinweg konstant zu halten.
Für die Aufdruckprüfung auf Verschlüssen – Chargennummern, Verfallsdaten oder Markenlogos – bietet eine direkte Frontbeleuchtung in moderatem Winkel den besten Kontrast zum Lesen alphanumerischer Codes. UV-Beleuchtung kann den Kontrast bestimmter Tintenarten erhöhen, die unter UV-Anregung fluoreszieren.
Verifizierung von Anzugsdrehmoment und Applikation
Einige Verschlussprüfsysteme beinhalten eine Prüfung der Drehmomentmarkierung. Ein Drehmomentpfeil oder eine Indikatormarkierung auf dem Verschluss verschiebt seine Position relativ zu einer Referenzmarkierung auf der Flasche, wenn der Verschluss korrekt angezogen ist. Die Bildverarbeitungsprüfung bestätigt, dass sich der Drehmomentindikator nach der Verschließstation in der richtigen Winkelposition befindet.
Diese Inspektion erfordert eine Beleuchtung, die einen hohen Kontrast der Drehmomentmarkierung gegenüber der Verschlussoberfläche bietet. Dome- oder Flat-Dome-Beleuchtung wird für reflektierende Verschlüsse bevorzugt, bei denen direkte Beleuchtung spiegelnde Hotspots erzeugen würde, die die Markierung verfälschen. Für matte oder strukturierte Verschlussoberflächen reicht eine direkte Ringbeleuchtung von oben aus.
Auswahl der Beleuchtungsgeometrie für die Verschlussinspektion
Dome-Beleuchtung für reflektierende und gekrümmte Verschlüsse
Dome-Beleuchtung ist die Standardwahl für hochreflektierende Verschlüsse wie Aluminiumverschlüsse, Kunststoffkappen mit Metallfinish und folienversiegelte Flaschen. Die hemisphärische Beleuchtungsgeometrie eliminiert spiegelnde Hotspots von der gekrümmten Verschlussoberfläche und erzeugt ein gleichmäßiges, homogenes Bild, das eine Farb-Markierungs- und Geometrieinspektion ohne Blendungsstörungen ermöglicht.
Ringbeleuchtung für die Inspektion der Oberseite
Über dem Verschluss platzierte Ringbeleuchtungen liefern eine gleichmäßige Frontbeleuchtung für Anwesenheitserkennung, Aufdrucklesung und Farbprüfung bei Verschlüssen mit flacher Oberseite oder flachem Profil. Ein Flachwinkel-Ring bietet eine Dunkelfeldverstärkung zur Erkennung von Oberflächenverschmutzungen, Kratzern und Ausrichtungsspalten am Verschlussumfang.
Durchlicht für Seitenansichts- und Profilinspektion
Durchlichtbeleuchtung dient der Profilinspektion in Seitenansicht für Verschlussneigung, Verschlusshöhe und Unversehrtheit des Originalitätsbandes. Die Kamera erfasst die Silhouette des Verschlusses und des Flaschenhalses von der Seite. Verschlussgeometrie, Neigung und Vorhandensein des Originalitätsbandes sind aus dem Silhouettenbild mit hoher Genauigkeit und unabhängig von Verschlussfarbe oder Oberflächenbeschaffenheit messbar.
Produkte und Technologien
RODER Vision Beleuchtungsfamilien für die Flaschen-und Verschlussinspektion
Die folgenden RODER Vision Produktfamilien decken die häufigsten Beleuchtungsanforderungen in Verschluss- und Flaschenprüfsystemen ab.
FD2 – Flat Dome LED-Beleuchtungseinheiten
Diffuse Dome-Beleuchtung für reflektierende und metallische Verschlüsse. Beseitigt spiegelnde Hotspots. Ideal für Farbprüfung und Markierungsinspektion auf gekrümmten Oberflächen.
DC6 — LED-Ringbeleuchtung mit hoher Dichte
Ringbeleuchtung für Verschlussanwesenheit in Draufsicht, Erkennung von Ausrichtungsspalten und Aufdruckverifizierung. Mehrere Wellenlängen. Blitzfähig für Hochgeschwindigkeitslinien.
BL3 — LED Durchlicht-Serie
Durchlicht für Verschlussneigung in Seitenansicht, Höhenmessung und Silhouetteninspektion des Originalitätsbandes. Hohe Gleichmäßigkeit. Verschiedene Größen. Blitztrigger-kompatibel.
DL6 – LED-Matrix mit hoher Packungsdichte
Direktmatrix für Verschlussaufdruckverifizierung, Chargencode-Lesung und Farbprüfung. Thermische Stabilität durch HTTM hält die spektrale Leistung konstant. UV- und NIR-Optionen.
Häufig gestellte Fragen
Durchlichtbeleuchtung bietet die höchste Zuverlässigkeit für die Verschlussanwesenheitsprüfung. Eine verschlossene Flasche blockiert das Durchlicht im Verschlussbereich, während eine unverschlossene Flasche Licht durch den offenen Hals lässt, was unabhängig von Verschlussfarbe oder Oberflächenbeschaffenheit einen sehr hohen Kontrast erzeugt. Eine Front-Ring- oder Matrixbeleuchtung ist die Alternative, wenn Durchlicht nicht möglich ist.
Dome- oder Flat-Dome-Beleuchtung ist die Standardwahl für hochreflektierende Aluminium- und Metallverschlüsse. Die hemisphärische Beleuchtungsgeometrie eliminiert spiegelnde Hotspots von der gekrümmten Verschlussoberfläche und erzeugt ein gleichmäßiges Bild, das für Farb-Markierungs- und Geometrieinspektionen geeignet ist.
Flachwinkel-Ringbeleuchtung oder Dome-Beleuchtung hebt das Profil des Originalitätsbandes an der Verschlussbasis hervor. Ein gebrochenes oder abgetrenntes Band zeigt sich als Spalt oder helle Linie. Die Durchlichtinspektion in Seitenansicht liefert ebenfalls eine klare Silhouette des Bandes.
Beleuchtung mit weißem Licht oder im sichtbaren Wellenlängenbereich mit stabiler spektraler Leistung. Die HTTM-Technologie von RODER Vision hält die LED-Farbtemperatur konstant. NIR kann für die Folienversiegelungserkennung und UV für die Verifizierung fluoreszierender Tinten hinzugefügt werden.
Ja. Eine Flat-Dome-Beleuchtung liefert diffuse Beleuchtung für Oberflächen- und Markierungsinspektion, während eine Ringbeleuchtung im flachen Winkel die Erkennung von Ausrichtungsspalten ergänzt. Beide werden nacheinander vom Bildverarbeitungs-Controller bei voller Produktionsgeschwindigkeit getriggert.
Kontakte & Informationen
Kontakt für allgemeine Informationen: info@roder.it
Partner für System- und Sensorintegration: www.roder.it
RODER Geschäftsbereich Industrielle Bildverarbeitung: www.visiotronix.com
RODER Geschäftsbereich Messtechnik: www.innovacheck.com
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