Bildverarbeitung

So steigert Bildverarbeitung die Effizienz beim Verpacken

Kamera-basierte Pick-and-Place-Lösung für Blisterverpackungen

10.12.2021 - Um den manuellen Arbeitsaufwand beim Sortieren und Einlegen der Produkte in die Blister zu verringern, entwickelte ein Ingenieurbüro für Automatisierungslösungen eine effiziente, bildverarbeitungs­basierte Pick-and-Place-Lösung. Die vormals zwei Schritte des Sortierens und Verpackens werden mit dieser Lösung in einer Station zusammengefasst, synchronisiert durch GigE-Vision-Kameras. Der erste Roboter sortiert die Produkte; der zweite Roboter lokalisiert und identifiziert die Artikel und legt sie präzise in die Blisterverpackungen – und zwar 45 Einheiten pro Minute.

Blisterverpackungen kommen immer dann zum Einsatz, wenn Tabletten, Kapseln oder andere Artikel einzeln verpackt werden sollen. Sie bestehen aus zwei Hauptkomponenten: Einem vorgeformten Hohlraum aus Kunststoff oder Aluminium, der das Produkt enthält, und einer Kaschierung aus Weichfolie und anderen Stoffen. Beim Befüllen werden die Produkte zunächst in die entsprechende Mulde gelegt, die anschließend versiegelt wird. Dabei kann jeder Artikel vor dem Verpacken identifiziert und geprüft werden. Das Risiko einer Beschädigung von Artikel oder Verpackung durch fehlerhaftes Befüllen bleibt allerdings bestehen und erfordert dann häufig manuelle Eingriffe.

Automatisierung erhöht Qualität

In der Vergangenheit bestand der Prozess des Sortierens und Verpackens von Produkten aus zwei Arbeitsschritten: Zunächst mussten die zu verpackenden Artikel manuell sortiert und in einen Behälter gelegt werden, damit sie in der nächsten Phase leichter zugänglich waren. Danach musste ein Bediener jedes Produkt in eine von der Maschine geformte Blisterpackung einlegen. Diese manuelle, sich jeden Tag zehntausendfach wiederholende Arbeit birgt Risiken für arbeitsbedingte Verletzungen. Sie sollte im beschriebenen Anwendungsfall deshalb durch eine vollautomatische Lösung ersetzt werden.

Diese sollte einerseits hohe Anforderungen an Geschwindigkeit und Genauigkeit erfüllen und andererseits verschiedene Produktlinien mit unterschiedlichen Größen, Formen und Designs unterstützen. Außerdem musste ein kundenspezifisches Kalibrierungsverfahren entwickelt werden, um einen Kommissionierfehler von 0,5 mm zu erreichen. Das Ziel war es, durch exakte Positionierung eine Beschädigung von Artikeln und Verpackungen beim Verblistern zu vermeiden.

Um den manuellen Arbeitsaufwand beim Sortieren und Ein­legen der Produkte in die Blister auf ein Mindestmaß zu red­uzieren, entwickelte ­Pensur, ein Ingenieurbüro für Auto­mati­sierungslösungen in der Industrie, eine effiziente, bildverarbeitungsbasierte Pick-and-Place-Lösung. Schnelle und zuverlässige Hardware ermöglicht es dabei in Verbindung mit perfekt abgestimmter Software, die Geschwindigkeitsanforderungen zu erfüllen. Dafür kommt eine Com­puter-Vision-Software in Kom­bination mit den Triton-Kameras von Lucid Vision Labs zum Einsatz, um jedes Produkt schnell, sicher und zuverlässig einzulernen und zu identifizieren.

Hohe Geschwindigkeit und Bildqualität

Jedes System umfasst zwei Lucid-TRI050-Farbkameras, die für die Lokalisierung und Identifizierung der Produkte – in diesem Fall Klebewaren – verwendet werden. Die GigE-Vision-Kameras sind für eine hohe Geschwindigkeit an jeweils separate Gigabit-Ports angeschlossen und werden von den Robotern über ihre opto-isolierten Pins ausgelöst, um sich mit dem Kommissioniersystem zu synchronisieren. „Die Bildqualität der Kameras in Verbindung mit ihrer guten Optik ermöglicht eine präzise und konsistente Identifizierung der Produkte im gesamten Sichtfeld“, sagt Pablo Senatore, Elektroingenieur und Projektleiter bei Pensur. Die kundenspezifische Bildverarbeitungssoftware wurde von Pensur mit dem Halcon-SDK von MVTec entwickelt.

Die Lösung besteht aus einem Steuer-Panel, einer Ver­arbeitungseinheit, einem Hubförderer und zwei kameragesteuerten Roboter-Fördersystemen. Zunächst werden die zu verblisternden ­Artikel am Bedienpult ausgewählt, wobei der Bediener aus mehr als 30 Produkten wählen kann. Sie werden mit dem Hubförderer an das System zugeführt – das sorgt für eine konstante Geschwindigkeit in der anschließenden Sortierphase.

Über ein horizontales Förderband erreichen die Artikel dann zunächst den Arbeitsbereich des ersten Roboters, wo sie die 5,0 MP-Triton-Farbkamera erfasst. Die Kamera ist mit dem Sony-IMX264-CMOS-Bildsensor und Global Shutter ausgestattet und bietet damit eine hohe Bildqualität und Aufnahmegeschwindigkeit.

Nach der Verarbeitung der Bilddaten entscheidet das System, ob das Produkt vom Fließband entnommen werden soll. Je nach dem, in welcher Position es an die Blisterstufe übergeben werden soll, wird es dann vom Roboter auf dem Förderband des zweiten Systems abgelegt. Sobald das Produkt in den Arbeitsbereich des zweiten Roboters gelangt, wird es erneut lokalisiert, die Barcodes werden überprüft und bei zweifelsfreier Übereinstimmung in die Blisterverpackung eingelegt.

Die vormals zwei Schritte des Sortierens und Verpackens werden mit dieser Lösung in einer Station zusammengefasst: Alle Artikel aus den Produktions­linien werden nach dem Hubförderer mit Hilfe der ersten Kamera sortiert. Dabei wird auch sichergestellt, dass die Produkte in korrekter Lage beim zweiten Roboter ankommen und von der Kamera erkannt werden. Der zweite Roboter lokalisiert die Produkte, prüft ihre Identität anhand des Barcodes und legt sie mit einer Geschwindigkeit von 45 Einheiten pro Minute auf die Blister.

Lösung für viele Produkte

Herkömmliche Pick-and-Place-Blisterprüfsysteme erfordern einen komplexen Lernprozess für neue Produkte, die sich häufig in Form, Größe, Position und so weiter unterscheiden und damit für Bediener oft schwer zu handhaben sind. Durch den Einsatz schneller und zuverlässiger Hardwarekomponenten, der Kameras und einer kundenspezifischen Bildverarbeitungs-Software ermöglicht dieses Pick-and-Place-System Kosteneinsparungen und erhöht die Produktivität sowie Sicherheit der Mitarbeiter in der Produktion.

Autorin
Renata Sprencz, Head of Marketing

Kontakt

Lucid Vision Labs, Inc.

130-13200 Delf Place
V6V 2A2 Richmond, BC
Kanada

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