Referenztaster lernt Referenzflächen und detektiert Backwaren-Verpackungen auf dem laufenden Band

Optische Taster erfassen Verpackungen und ihren Inhalt zuverlässig mit der Contrast Adaptive Teach (CAT)-Technologie von Leuze

  • Abb. 1: Der Leuze-Detektionsexperte DRT 25C erfüllt die hohen Anforderungen von Verpackungsmaschinen für Süß- und Backwaren mit innovativer Referenztechnologie zuverlässig.Abb. 1: Der Leuze-Detektionsexperte DRT 25C erfüllt die hohen Anforderungen von Verpackungsmaschinen für Süß- und Backwaren mit innovativer Referenztechnologie zuverlässig.
  • Abb. 1: Der Leuze-Detektionsexperte DRT 25C erfüllt die hohen Anforderungen von Verpackungsmaschinen für Süß- und Backwaren mit innovativer Referenztechnologie zuverlässig.
  • Abb. 2: Über die Teach-Taste wird die Bandoberfläche beim ersten Einrichten des Sensors eingelernt. So entfallen Rüstzeiten beim Wechsel von Produkten und Verpackungsmaterialien.
  • Abb. 3: Der DRT 25C arbeitet mit der Bandoberfläche als dynamische Referenz für die Objekt-Erkennung. So erkennt der Sensor zuverlässig alle Objekte, die nicht der Bandoberfläche entsprechen, selbst bei Verschmutzungen und Vibrationen des Förderbandes.
  • Dr. Marie-Theres Heine, Produktmanagerin binär schaltende Sensorik, Leuze
Leuze hat mit dem dynamischen Referenztaster DRT 25C ein neues Funktionsprinzip in der schaltenden Sensorik auf den Markt gebracht. Herzstück der Erfindung ist die innovative CAT-Technologie, die aus einem simplen Lichttaster ein hochintelligentes Gerät macht. Dies zeigt sich in der cleveren Arbeitsweise des DRT 25C: er wird per Knopfdruck auf eine Referenzfläche eingelernt, auf der er dann so gut wie jedes Objekt, unabhängig von dessen Form, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit, zuverlässig detektiert. Als Referenzfläche dient dabei das, was in der jeweiligen Applikationsumgebung zur Verfügung steht – bspw. eine Maschinenwand, ein Stück Blech, selbst ein vibrierendes, sich bewegendes Förderband. Das macht den Sensor besonders geeignet für den Einsatz in Verpackungsanlagen, speziell für Süß- und Backwaren. Ein Nachjustieren beim Objektwechsel ist nicht erforderlich.
 
Vor knapp 60 Jahren entwickelte Leuze den ersten eigenen optischen Sensor. Seitdem folgten zahlreiche technologische Meilensteine und Innovationen. Allein in den letzten zehn Jahren hat Leuze über 200 Patente angemeldet, mit dem Ziel, seine Kunden in einer sich ständig wandelnden Industrie dauerhaft erfolgreich zu machen. Die Sensor-Spezialisten von Leuze verfügen nicht nur über Jahrzehnte lange Erfahrung, sondern auch über ein tiefgreifendes Applikations-Know-how in ihren spezifischen Fokusindustrien. 
 
Eine davon ist die Verpackungsindustrie, welche mit Durchsätzen von mehreren Hunderttausenden von Produkten am Tag und fein aufeinander abgestimmten Prozessschritten höchste Anforderungen an die Optosensorik stellt. So werden Klarglas-Reflexlichtschranken durch smartes Tracking wartungsärmer. Laserlichttaster erfassen dank linienförmiger Lichtflecke jedes noch so komplexe Objekt an der Vorderkante. Extrem leistungsfähige Einweglichtschranken detektieren mit völlig harmlosem Infrarotlicht den Schokoriegel in seiner Umverpackung.

Die intelligente CAT-Technologie, welche der neue dynamische Referenztaster DRT 25C nutzt, führt den Gedanken des cleveren Sensors fort.
 

Detektion auf dem laufenden Band
Verpackungen und die zu verpackenden Objekte sind in Farbe, Form und Oberflächenbeschaffenheit sehr verschieden. Sie sind flach, glänzend, durchbrochen oder transparent und deshalb nicht so einfach zu erfassen. Das aber ist exakt die Aufgabe von optischen Tastern in Verpackungsanlagen. Die Herausforderung bei der Objekterkennung besteht darin, möglichst schnell, zuverlässig und am besten direkt von oben zu detektieren. Zugleich stellt die Arbeitsumgebung eine Herausforderung dar: Meist befinden sich die zu erkennenden Objekte auf Förderbändern, die sich bewegen und vibrieren, gegebenenfalls verschmutzten oder nass werden. Bestehende Sensorlösungen am Markt erfüllen diese Aufgabe bislang nur bedingt. Es bestand also Bedarf nach einer solchen intelligenten Variante.
 
CAT-Technologie: Contrast Adaptive Teach
Diese Marktanforderung führte bei Leuze zur Entwicklung der CAT-Technologie. CAT steht für Contrast Adaptive Teach. Die Grundidee dahinter ist simpel: kann sich das Objekt jederzeit ändern, arbeitet man stattdessen mit seiner Umgebung als konstante Bezugsfläche. In der Verpackungstechnik ist dies das Förderband, das einlernbare Referenz dient. Sobald der Taster die Kontrast­information des Bandes eingelernt hat (man spricht dabei von „Teach“) muss er lediglich intelligent genug sein, dieses Wissen an eine mögliche Umgebungsveränderung anzupassen. Genau das macht die CAT-Technologie.
 
Funktionsprinzip dynamischer Referenztaster
Der neue dynamische Referenztaster DRT 25C nutzt die CAT-Technologie in einem neuen Funktionsprinzip: Er lernt über einen Tastendruck die Signalparameter des Förderbandes ein und speichert diese als „Normal Null“. Jedes Objekt, das auf dem Förderband transportiert wird, erzeugt nun ein Signal. Weicht dieses vom Null-Zustand ab, erkennt der DRT 25C das Objekt sicher und zuverlässig als „Abweichung von der Referenz“. Über die Wahl des Teach-Levels wird die Performance des Geräts optimiert. So gibt es bspw. eine Teach-Routine für Bänder, die im Laufe der Zeit stark verschmutzen. Ein anderes Teach-Level existiert speziell für die Erkennung von sehr flachen oder gar transparenten Objekten. Ist der Sensor einmal „geteacht“, ist kein erneutes Einstellen oder Nachjustieren notwendig. Nicht einmal beim Objektwechsel, da der Sensor ja mit dem Band als Referenz zusammenarbeitet.

Zuverlässige Detektion erhöht den Durchsatz

Wird bspw. ein Schokoriegel nicht zuverlässig detektiert, passiert schnell ein Malheur in der darauffolgenden, exakt eingetakteten Umverpackungseinheit, so dass diese dann erst einmal entklemmt und gereinigt werden muss. Je zuverlässiger die Sensorik das Produkt erfasst, desto seltener fällt ungeplante Wartungszeit an. Hierin liegt die Stärke des dynamischen Referenztasters DRT 25C, der selbst bei schwierigen Formen und Oberflächen zuverlässig arbeitet. Das erhöht den Maschinendurchsatz, die Produktionsmenge und vermeidet Maschinenstillstände. Dadurch dass bei Produktwechsel oder der Änderung von Verpackungsmaterialien keine Justage-Arbeiten am Sensor anfallen, werden zusätzlich Rüstzeiten eingespart, was sich wiederum positiv auf die Ausgabemengen auswirkt. Bisher müssen bei einem Formatwechsel, bspw. von der klassischen 100 g Tafel Schokolade auf einen Minischokowürfel, die meisten Sensoren neu eingestellt werden. Da der DRT 25C aber mit dem Band als Referenz arbeitet, benötigt er dies nicht. Auch wenn sich die Farbe, Höhe oder die Kontur des Packguts ändern, muss der dynamische Referenztaster nicht noch einmal eingestellt werden.

Der Alleskönner auf Basis CAT-Technologie

Der dynamische Referenztaster DRT25C stellt ein neues Funktionsprinzip dar, das auf der neuen intelligenten CAT-Technologie basiert. Er setzt damit neue technologische Maßstäbe am Markt und ist ein weiterer Meilenstein in der Innovationshistorie von Leuze. Verringerte Stillstandzeiten, erhöhter Maschinendurchsatz sowie höhere Produktionsmenge bei maximaler Flexibilität ohne Nachjustieren beim Objektwechsel – das bedeutet erhöhte Wirtschaftlichkeit für Kunden.
 
 
 

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