-
Die Erfindung betrifft ein Verpackungsverfahren mit Qualitätsüberwachung. Derartige Verpackungsverfahren sind bereits bekannt.
-
Nachteilig bei bekannten Verpackungsverfahren mit Qualitätsüberwachung ist, dass die Qualitätsüberwachung nicht unter allen Umständen zuverlässig und fehlerfrei funktioniert.
-
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verpackungsverfahren mit einer Qualitätsüberwachung sowie eine Verpackungsmaschine zu schaffen, bei denen übliche Produktionsschwankungen nicht zu einem Fehler führen. Falsche fehlerhafte Detektierungen sollen weitgehend vermieden werden. Die Qualitätsüberwachung soll bei vielen verschiedenen Verpackungsverfahren, auch bei hohen Geschwindigkeiten, einsetzbar sein.
-
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1, 5 oder 6 wiedergegebene Verpackungsverfahren und die in Anspruch 10 wiedergegebene Verpackungsmaschine gelöst.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren mit Qualitätsüberwachung wird die Lage eines auf einem Substratbogen aufgetragenen fluiden Mediums, insbesondere einer Klebstoffspur, relativ zu dem Substratbogen ermittelt. Zu diesem Zweck wird ein Bild des mit dem Medium beaufschlagten Substratbogens von einer Kamera aufgenommen. Bevorzugt wird pro Substratbogen mindestens ein Bild aufgenommen, ganz besonders bevorzug genau ein Bild. Der Substratbogen ist bevorzugt ein etwa durch Ausschneiden oder Ausstanzen gewonnenes Substratstück.
-
Das aufgetragene fluide Medium wird im Rahmen dieser Druckschrift auch als Mediumauftrag bezeichnet, bei diesem handelt es sich bevorzugt um eine Klebstoffspur.
-
Eine einzige Bildaufnahme wird einer mehrfachen, insbesondere zweifachen Schwellwertanalyse unterzogen. Die Ist-Lage des Mediumauftrags relativ zu einem signifikanten Merkmal des Substratbogens wird mit einer Soll-Lage verglichen.
-
Es ist denkbar, dass der Vergleich, etwa stichprobenartig, zumindest auch von einem Bediener vorgenommen wird. Bevorzugt erfolgt der Vergleich vollautomatisch.
-
Bei einer Abweichung (oder bei einer Abweichung, die eine vorgewählte Toleranz überschreitet) der Ist-Lage des Mediumauftrags relativ zu einem signifikanten Merkmal des Substratbogens von der Soll-Lage, wird bevorzugt eine Aktion durchgeführt. Grundsätzlich ist denkbar, dass diese Aktion von einem Bediener veranlasst oder vorgenommen wird, bevorzugt erfolgt sie vollautomatisch.
-
Auf diese Weise kann beispielsweise sichergestellt werden, dass ein vorgeschriebener Mindestabstand des Mediumauftrags zu einer Substratbogenkante, etwa einer Klebelaschenkontur, oder/und einer inneliegenden Rillung, nicht unterschritten wird.
-
Des Mediumauftrag, etwa die Klebstoffspur, kann etwa flächenförmig, linienförmig oder punktförmig sein. Mit dem Begriff „Klebstoffspur“ wird im Rahmen dieser Druckschrift auch ein Klebstoffauftrag bezeichnet, der mehrere Punkte oder Linien nebeneinander umfasst.
-
Der Substratbogen kann beispielsweise Papier, Kraftpapier, Wellpappe oder Vollpappe umfassen oder aus genau einem oder mehreren dieser Materialien gebildet sein.
-
Mit dem Begriff „Zuschnitt“ wird im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere ein flachliegender Substratbogen bezeichnet. „Zuschnitte“ werden im Rahmen dieser Druckschrift auch als „Nutzen“ bezeichnet.
-
Es erfolgt also zumindest auch eine Positionsbestimmung des Mediumauftrags und nicht etwa lediglich eine Bestimmung der richtigen Länge eines Mediumauftrags. Bevorzugt soll durch das erfindungsgemäße Verfahren neben der etwaigen Feststellung des Vorhandenseins und Vollständigkeit des Mediumauftrags dessen Position relativ zu einem signifikanten Merkmal des Substratbogens, etwa einer Produktkante, bestimmt werden.
-
Stimmt die Position des Mediumauftrags nicht, kann dies zu einem vermehrten Ausschuss oder zur Maschinenverschmutzung, verbunden mit einem hohen Reinigungsaufwand führen. Wird etwa die Klebstoffspur außerhalb des Substratbogens aufgetragen, dann kann der Klebstoff in die Maschine spritzen und zu einem erhöhten Reinigungsaufwand führen. Zudem kann dann der Klebstoff in diesem Fall von nachfolgenden Produkten aufgenommen werden, was zu Verklebungen bei einem geschuppten Transport oder in einer Abstapeleinrichtung führen kann. Auch sind derartige Klebstoffspuren, insbesondere auf der Außenseite von Faltkisten, häufig auch optisch störend.
-
Wird etwa Klebstoff auf eine innenliegende Rillung oder darüber hinaus aufgetragen, so kommt es zu der sogenannten Innenverklebung. Beispielsweise Faltkisten werden nach dem Falten und Zusammenfügen oft flachliegend transportiert und gelagert. Weisen innenliegende Seiten Klebstoffspuren auf, können diese miteinander verkleben. Etwa die Faltkiste kann in diesem Fall nicht mehr aufgerichtet werden und ist somit nutzlos (also Ausschuss). Da heutzutage fast ausschließlich mit Abpackautomaten gearbeitet wird, stoppen diese und der Fehler muss beseitigt werden. Bei häufigen Störungen an Abpackautomaten werden häufig ganze Produktionen durch den Abpacker dem Verpackungshersteller zur Nachsortierung zurückgesandt. Dies bedeutet für den Verpackungshersteller einen großen wirtschaftlichen Schaden. Günstigstenfalls werden auf der Innenseite nur Teile des verklebten Deckpapiers herausgerissen, was aus optischen Gründen jedoch ebenfalls nicht akzeptabel ist.
-
Bei der Kamera handelt es sich bevorzugt um eine Digitalkamera. Die Kamera kann eine Zeilenkamera sein. Die Kamera kann eine Matrixkamera sein.
-
Mit dem Begriff „Verpackungsverfahren“ wird im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung aber auch das Verfahren des Verpackens eines Guts selbst, also Füllen und Verschließen der Verpackung bezeichnet.
-
Das Verpackungsverfahren kann beispielsweise das Bilden oder/und Schließen von Faltkisten oder Faltschachteln umfassen. Die Erfindung ist also beispielsweise gleichermaßen auf Faltschachteln und Faltkisten anwendbar.
-
In der Ausführungsform, in der das Verpackungsverfahren das Bilden oder/und Schließen von Faltschachteln umfasst, können diese mittels einer Stanzform aus einem flachliegenden Substrat herausgestanzt und anschließend in einer Faltschachtelklebemaschine an definierten Stellen mit Klebstoff versehen werden, zu einer Schachtel geformt werden und gefügt werden. In der Stanzform können Rillenwerkzeuge eingebracht werden, die eine Rilllinie in den Substratbogen formen. Um diese Rilllinie kann der Substratbogen in der Weiterverarbeitung gefaltet werden. Rilllinien dienen dabei der Erleichterung des Faltvorgangs und verhindern, dass der Zuschnitt an nicht vorgesehen Stellen knickt.
-
Das Verpackungsverfahren kann mithilfe einer Faltschachtelklebemaschine erfolgen, zur Herstellung von Faltschachteln aus Zuschnitten. Die Faltschachtelklebemaschine kann eine Falt- und eine Klebestation umfassen, zum Falten und Kleben der Zuschnitte. Die Zuschnitte können bedruckt sein und auch mit Handgriffen, Sichtlöchern oder dergleichen versehen sein, die zuvor mithilfe von Stanzeinheiten in die Zuschnitte eingebracht worden sein können.
-
Die Zuschnitte werden bevorzugt auf einer Transporteinrichtung mittenpositioniert. Eine darüber hinausgehende Positionierung der Klebelasche oder der Klebelaschen oder von sonstigen äußeren Bereichen des Zuschnitts, die mit fluidem Medium beaufschlagt werden, erfolgt bevorzugt nicht. Die Klebelaschen oder sonstigen äußeren Bereiche verlagern sich daher von Zuschnitt zu Zuschnitt in Abhängigkeit von Fertigungstoleranzen, insbesondere seitlich zur Transportrichtung.
-
Das Verpackungsverfahren kann eine Herstellung oder das Schließen einer Verpackung (insbesondere Faltschachtel oder Faltkiste) aus Substratbögen umfassen, das eine oder mehrlagige Wellpappe umfasst. Die Erfindung lässt sich aber auch ohne weiteres auf die Verpackungsherstellung oder das Schließen einer Verpackung basierend auf Faltschachtelkarton oder Vollpappe anwenden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also nicht etwa auf das Herstellen von Faltkisten aus Wellpappe beschränkt, sondern kann jederzeit beispielsweise auf andere Bereiche der Verpackungsherstellung etwa in Faltschachtelklebemaschinen übertragen werden.
-
Mit Vorteil erfolgt der Auftrag eines fluiden Mediums, bevorzugt von Klebstoffspuren, auf ein relativ zur Fluidaustrittsöffnung bewegtes Gut, insbesondere auf eine Lasche eines Substratbogens, etwa eines Wellpappenzuschnitts, was im Rahmen dieser Druckschrift auch als „Laschenbeleimung“ bezeichnet wird. Es kann also Klebstoff, der zum Verschließen der Verpackung dient, durch eine Austrittsöffnung auf dem Substratbogenzuschnitt aufgetragen werden. Die Laschenbeleimung kann als Verfahrensschritt bei der Herstellung von Wellpappeboxen, die im Rahmen dieser Druckschrift auch als Faltkisten bezeichnet werden erfolgen. Die Laschenbeleimung kann in Anlagen erfolgen, die auch „Inliner“ oder „Flexo-foldergluer“ genannt werden können. Der Verfahrensschritt des Mediumauftrags kann automatisiert sein, sodass er zumindest weitestgehend ohne Eingriff von Bedienpersonal erfolgt. Es ist möglich, die Erfindung im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Auftragsverfahren oder Auftragseinrichtungen zum Auftrag eines fluiden Mediums zu verwirklichen. Es können Leimauftragsdüsen vorgesehen sein, die jeweils zumindest eine Leimaustrittsöffnung aufweisen, die überwiegend in Kontakt zum Substratbogen, etwa dem Wellpappenzuschnitt sein kann. Der Leimauftritt kann, je nach Faltrichtung der Anlage und Art der Verpackung, etwa Wellpappenbox, etwa je nach dem, ob etwa eine Innenlasche oder eine Außenlasche mit Klebstoff beaufschlagt wird, von oben oder unten, auf der Bedien- oder der Antriebsseite der Anlage erfolgen. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der Mediumauftrag kontaktlos, d. h. die Auftragseinrichtung, etwa die Düsenöffnung ist beabstandet von der Substratbogenoberfläche. Mit dem Begriff „Klebstoffauftragsvorrichtung“ werden im Rahmen dieser Druckschrift insbesondere Vorrichtungen bezeichnet, die während des Klebstoffauftrags in Kontakt mit dem Substratbogen stehen oder kontaktlos arbeiten.
-
Mit dem Begriff „Klebelaschenbeleimung“ wird im Rahmen dieser Druckschrift in einer weiten Verwendung dieses Begriffs auch ein Auftrag von Klebstoff auf den Bereich des Substratbogens bezeichnet, der anschließend mit der Klebelasche verbunden wird.
-
Bevorzugt wird ein Bild des Mediumauftrags mit einer Zeilen- oder Matrixkamera erfasst, das dann bewertet wird. Bevorzugt weist der Mediumauftrag eine andere Helligkeit auf, als der Substratbogen. Das fluide Medium kann beispielsweise dunkler gefärbt sein, als der Substratbogen oder aber fluoreszierend ausgestaltet sein. Je besser sich der Kontrast des Mediumauftrags zu dem Substratbogenhintergrund darstellt, desto sicherer wird der Mediumauftrag erkannt. Diese Kontrastdarstellung erweist sich in vielen Fällen als schwierig, da sich etwa nichtmodifizierter Klebstoff oft milchig-weiß zeigt. Bei einem Auftrag auf einen weißen Karton erweist sich die Erkennung aufgrund des geringen oder nicht vorhandenen Kontrastes oft als schwierig.
-
In einer Ausführungsform wird dem Medium, etwa dem Klebstoff, Farbstoff beigemischt (zum Beispiel blau- oder rot) und dadurch der Kontrast zu dem Substratbogenhintergrund erhöht. In einer anderen Ausführungsform werden Substratbögen (etwa Papiere) eingesetzt die einen hohen Altpapierbestandteil haben. Diese können gräulich erscheinen und dunkle Einsprenkelungen aufweisen.
-
In dem eine einzige Bildaufnahme einer mehrfachen, insbesondere zweifachen Schwellwertanalyse unterzogen wird, wird erreicht, dass der Vorteil des Schwellwertverfahrens, nämlich eine sehr robuste Erkennung des Mediumauftrags erzielt wird und dabei, anders als bei einer lediglich einfachen Schwellwertanalyse, nicht der Substratbogenhintergrund ausgeblendet wird, sondern eine Bestimmung der Lage des Substratbogens und damit letztlich eine Bestimmung der Lage des Mediumauftrags relativ zu dem Substratbogen möglich bleibt.
-
Die mindestens eine erste Schwellwertanalyse kann vor oder nach der mindestens einen zweiten Schwellwertanalyse durchgeführt werden.
-
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird fluides Medium auf eingefärbte oder bedruckte Substratbogenbereiche, etwa Klebelaschen aufgetragen. In dieser Ausführungsform besteht eine Herausforderung darin, dass durch den Auswertealgorithmus Bildbestandteile oder Einfärbungen fälschlicherweise als Mediumauftrag missinterpretiert werden können. Bevorzugt werden in dieser Ausführungsform dem fluidem Medium, etwa Klebstoff, UV-fluoreszierende Substanzen zugemischt und der Mediumauftrag wird weiter bevorzugt bei der Bildaufnahme mit UV-Strahlung beleuchtet. Die Fluoreszenz kann sich unter UV-Beleuchtung gelb, rot oder blau zeigen. Je nach Substratbögen der Grund bevorzugt hierdurch verschiedene Farbtöne zur Kontraststeigerung eingesetzt.
-
In einer Ausführungsform werden UV-LEDs Zeilen zur Beleuchtung eingesetzt.
-
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Zuschnitte etwa in einer Faltschachtelklebemaschine oder Inlinern mittig ausgerichtet. Es ist daher extrem wichtig, das Zuschnittformat in engen Grenzen einzuhalten, da der Mediumauftrag in der Regel auf einer der seitlichen äußeren Kanten des Zuschnitts aufgetragen wird. Die Lage der seitlich angebrachten Bereiche des Zuschnitts würden sich jedoch mit dem Format des Zuschnitts ändern. Insbesondere in einer denkbaren Ausführungsform, in der die Mediumsauftragsvorrichtung fest in die Maschine integriert ist, kann es zu einer Veränderung der Lage des Mediumauftrags relativ zu den Substratbogenkonturen kommen.
-
In einer Ausführungsform erfolgt ein Zuschnitt an der Wellpappenmaschine, der fertigungsbedingt gewissen, relativ großen Toleranzen unterworfen ist. In dieser Ausführungsform erfolgt bevorzugt ein weiterer Trimmschnitt, der das exakte Format des Formatzuschnitts bestimmt. Bei diesem Trimmschnitt fällt je nach Formatgröße vorzugsweise etwa 1 bis 2 % des Materials weg, was bei einem Produktionskostenanteil des Verpackungsmaterials von bis zu 75 % am Endproduktpreis einen hohen Kostenfaktor darstellt.
-
In einer anderen Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren keinen Trimmschnitt auf. Es hat sich gezeigt, dass auf diesen Trimmschnitt verzichtet werden kann. Hierdurch werden neben den Kosten für abgetrenntes Verpackungsmaterial Rüstkosten eingespart und Kosten, die durch die regelmäßige Wartung der Trimmmesser und deren Austausch entstehen.
-
Bevorzugt werden Positionsabweichungen von Mediumauftrag relativ zu einem signifikanten Merkmal des Zuschnitts ermittelt. Auf diese Weise können – insbesondere aufgrund des fehlenden Trimmschnitts – fehlerhaft beleimte Produkte erkannt werden und dadurch die sogenannten Qualitätskosten vermieden werden die dadurch entstehen, dass fehlerhafte Verpackungen ausgeliefert werden, verbunden mit einer entsprechenden Verärgerung und Abpackstörungen auf Kundenseite, indem fehlerhafte Produkte schon in der Produktion identifiziert werden können.
-
Mit Vorteil umfasst die Bildaufnahme mindestens den Bereich des Mediumauftrags und eines signifikanten Merkmals des Substratbogens. Das signifikante Merkmal des Substratbogens ist bevorzugt optisch identifizierbar.
-
Das signifikante Merkmal des Substratbogens wird im Folgenden auch kurz als signifikantes Merkmal bezeichnet und umfasst bevorzugt eine Substratbogenkante, etwa eine Klebelaschenkontur. Es kann stattdessen oder zusätzlich auch eine Ausstanzung des Substratbogens, einen Druckbildrand des Substratbogens, auf der Substratbogen aufgedruckte Druckmarken, eine Rilllinie des Substratbogens, etwa eine innenliegende Rillung oder ähnliches umfassen.
-
Die Begriffe „Schwellwertbild“ und „Ergebnisbild“ werden im Rahmen dieser Druckschrift synonym verwendet.
-
Bevorzugt wird bei mindestens einer ersten Schwellwertanalyse der Schwellwert so gewählt, dass (insbesondere in dem Ergebnisbild dieser Schwellwertanalyse) das signifikante Merkmal sichtbar ist und der Mediumauftrag nicht oder nur im geringen Maße.
-
Bevorzugt wird bei mindestens einer zweiten Schwellwertanalyse der Schwellwert so gewählt, dass der Mediumauftrag (insbesondere in dem Ergebnisbild dieser Schwellwertanalyse) einen starken Kontrast zu dem Substrat des Substratbogens bildet und das signifikante Merkmal vollständig oder weitgehend verschwindet.
-
Mit Vorteil wird als Ergebnis jeder Schwellwertanalyse ein Schwellwertbild erstellt. Es ist denkbar, dass das ein einzelnes, mehrere oder alle Schwellwertbilder lediglich als Datensatz existieren und nicht in durch den Menschen wahrnehmbarer Bildform dargestellt wird. „Sichtbarkeit“ bedeutet dann „Detektierbarkeit“. Bevorzugt werden genau ein, mehrere oder alle Ergebnisbilder jedoch für den Menschen wahrnehmbar dargestellt.
-
Aus dem mindestens einen ersten Schwellwertbild wird bevorzugt die Lage des signifikanten Merkmals erfasst.
-
Aus dem mindestens einen zweiten Schwellwertbild wird bevorzugt die Lage des Mediumauftrags erfasst.
-
Aus dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Schwellwertbild wird dann bevorzugt die relative Lage des Mediumauftrags zu dem signifikanten Merkmal bestimmt.
-
Es ist denkbar, dass pro Ausgangsbild mehr als zwei Schwellwertanalysen durchgeführt werden. Bevorzugt werden pro Bild genau eine erste Schwellwertanalyse und genau eine zweite Schwellwertanalyse durchgeführt und daher genau ein erstes Schwellwertbild und genau ein zweites Schwellwertbild gebildet.
-
Alle Schwellwertbilder eines Substratbogens erfassen bevorzugt räumlich denselben Erfassungsbereich.
-
Anders ausgedrückt wird also bevorzugt jedes Ausgangsbild, also das mit der Kamera aufgenommene Bild des mit dem Medium, etwa der Klebstoffspur, beaufschlagten Substratbogens mindestens zweifach mit dem Schwellwertverfahren segmentiert und es werden mindestens zwei Ergebnisbilder für mindestens zwei verschiedene Schwellwerte berechnet. Bevorzugt handelt es sich bei den Ergebnisbildern um Binärbilder. Es werden also pro Schwellwertanalyse bevorzugt genau zwei Segmente gebildet, vorzugsweise das jeweils gesuchte Objekt (also etwa die Klebstoffspur oder das signifikante Merkmal) und der jeweilige Hintergrund.
-
In den Ergebnisbildern kann jedes Pixel, dessen Merkmal mit dessen Hilfe die Schwellwertanalyse erfolgt, also durch dessen Vergleich mit einem Schwellwert die Zugehörigkeit eines Pixels zu einem Segment entschieden wird, kleiner als der Schwellwert ist, schwarz eingefärbt werden und jedes Pixel, dessen Merkmal oberhalb des Schwellwerts liegt, weiß.
-
Mit Vorteil erfolgt die Schwellwertbildung vollautomatisch. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Schwellwertbildung manuell erfolgt, also eine manuelle Auswahl der Schwellwerte durch Bediener vorgenommen wird. Allerdings arbeiten an Maschinen der Verpackungsherstellung in der Regel Bediener, die keine besondere Bildverarbeitungs-Ausbildung genossen haben. Bei einer manuellen Auswahl der Schwellwerte besteht daher immer die Gefahr einer Fehlinterpretation oder Falscheingabe.
-
In der bevorzugten Ausführungsform, in der die Schwellwertbildung vollautomatisch erfolgt, wird bevorzugt ein mit fluidem Medium beaufschlagtes Produkt in den Erfassungsbereich der Kamera gefahren und die Bildaufnahme mit unterschiedlichen Schwellwerten durchgeführt. In einem automatischen Algorithmus werden vorzugsweise dann die Schwellwerte bestimmt, die das signifikante Merkmal und den Mediumauftrag am besten herausfiltern. Zum Beispiel wird der Schwellwert bestimmt, bei dem eine Produktkante das erste Mal erscheint und der Schwellwert, bei dem die Produktkante wieder verschwindet. Der Schwellwert für die Bildanalyse wird dann automatisch bevorzugt in die Mitte gelegt, um auch gegen Einflüsse der Produktionsführung, z. B. Flattern des Zuschnitts oder Beleuchtungsänderungen gefeit zu sein. Vorzugsweise wird analog auch für die Ermittlung des Schwellwerts für die Detektion des Mediumauftrags vorgegangen.
-
Der Verfahrensschritt der Schwellenwertbildung des Schwellenwerts für die Detektion des Mediumauftrags kann vor, oder nach dem Verfahrensschritt der Schwellenwertbildung des Schwellenwerts für die Ermittlung der Produktkante erfolgen.
-
In der bevorzugten Ausführungsform, in der die Schwellwertbildung vollautomatisch erfolgt, geschieht dies also bevorzugt, indem in einem ersten Verfahrensschritt die Festlegung des Schwellwerts für die Erkennung des Mediumauftrags durch Software erfolgt, vorzugsweise indem gemessen wird, ab wann und bis wann der Mediumauftrag erkennbar ist und der Schwellwert dann beispielweise durch Mittelwertbildung gebildet wird.
-
In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt dann bevorzugt die Festlegung des Schwellwerts zur Erkennung des signifikanten Merkmals, bevorzugt indem gemessen wird, ab wann und bis wann das signifikante Merkmal erkennbar ist und die Schwellwertbildung dann beispielweise erneut durch Mittelwertbildung erfolgt, wobei der erste Verfahrensschritt vor oder nach dem zweiten Verfahrensschritt ausgeführt werden kann.
-
Mit Vorteil wird ein hoher Kontrast zwischen dem Mediumauftrag und dem Substratbogen hergestellt.
-
Vorzugsweise werden weitere Filterungen vorgenommen, etwa Ausreißerfilter, mit deren Hilfe Elemente, z. B. Flecken oder Klebstoffspritzer, die eine bestimmte Größe oder Größendimension nicht überschreiten, ignoriert werden. Der Auswertealgorithmus kann also um weitere Filterungen ergänzt werden. Durch derartige Ausreißerfilter lässt sich der gesamte Auswertealgorithmus noch robuster gestalten.
-
Selbstständige erfinderische Bedeutung kommt einem Verpackungsverfahren zur Qualitätsüberwachung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zu, bei dem ein auf einen Substratbogen aufgetragenes fluides Medium mit einer RGB-Lichtquelle beleuchtet wird und die Menge des von dieser Lichtquelle ausgehendem roten, grünen und blauen Licht dahingehend optimiert wird, dass sich ein großer Kontrast zwischen Mediumauftrag und Substratbogen ergibt. Die farbliche Beleuchtung spielt bei der Herstellung eines großen Kontrasts zwischen dem Mediumauftrag und dem Substratbogen eine große Rolle. Es kann zum Beispiel sein, dass bei einer blauen Beleuchtung sich nur ein geringer Kontrast zwischen dem Mediumauftrag und Substratbogen ermitteln lässt, während bei einer roten Beleuchtung der Kontrast sehr hoch ist und somit eine gute Differenzierung zulässt. Das erfindungsgemäße Verpackungsverfahren erfolgt bevorzugt unter Zuhilfenahme einer Steuerung. Dieser Einfluss kann mit berücksichtigt werden, indem mehrere Bildaufnahmen in schneller Folge mit unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen der RGB-Beleuchtung erfolgen, wobei die Farben der Beleuchtung bevorzugt sequenziell, insbesondere in einer zeitlichen Reihenfolge durchgeschaltet werden, bevorzugt durch die Steuerung. Die Beleuchtung umfasst bevorzugt RGB-LEDs und es werden in dieser Ausführungsform bevorzugt die RGB-LEDs sequenziell durch die Steuerung durchgeschaltet. Das Umschalten kann aber auch nur bei Bedarf erfolgen. Zum Beispiel kann der Bediener eine „Best-Choice“ Beleuchtungseinstellung wählen und weitere Beleuchtungsvariationen nur bei Bedarf ausführen. Die Umschaltung der RGB-Beleuchtung kann wahlweise auch automatisch erfolgen.
-
Auch dem folgenden Verpackungsverfahren mit Qualitätsüberwachung kommt selbstständige erfinderische Bedeutung zu: bei diesem Verpackungsverfahren mit Qualitätsüberwachung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wird ein auf einen Substratbogen aufgetragenes fluides Medium, etwa eine Klebstoffspur sowohl mit einer UV-Lichtquelle, als auch mit einer Lichtquelle, die für den Menschen sichtbares Licht abstrahlt, beleuchtet. Bei der UV-Beleuchtung (in Zusammenhang mit UV-fluoreszierenden Medien, etwa Klebstoffen) ist zu beachten, dass bei einer reinen UV-Beleuchtung ein geeigneter Schwellwert, je nach Substratbogenbeschaffenheit, oft nicht oder nur ungenügend erreicht werden kann. Bevorzugt erfolgt die UV-Beleuchtung mithilfe mehrerer LEDs, etwa in Beleuchtungsreihen. Mit Vorteil werden einzelne LEDs in der oder den LED-Beleuchtungsreihen, z. B. jede vierte, durch eine LED ersetzt oder gebildet, die ein sichtbares Licht abstrahlt dies können z. B. weiße oder farbige LEDs sein.
-
Mit Vorteil ist ein Bedienbildschirm vorgesehen, der das von der Kamera aufgenommene Bild des mit dem fluiden Medium beaufschlagten Substratbogens zeigt. Der Bildschirm zeigt bevorzugt also das Ausgangsbild. Wenn die Bedienperson an diesem Bedienbildschirm in diesem Bild die Bereiche des Mediumauftrags und des oder der signifikanten Merkmale markiert, vorzugsweise jeweils durch Ziehen genau eines Rahmens um diese Bereiche, dann kann der Erkennungsalgorithmus beschleunigt werden. Der Bedienbildschirm umfasst bevorzugt einen Touchbildschirm. Die Markierung kann anstelle des Ziehens von Rahmen auch auf andere Art und Weise erfolgen. Die Schwellwertbildung erfolgt in diesem Fall bevorzugt nicht unter Berücksichtigung des gesamten Bildes, sondern vorzugsweise nur in den markierten Bereichen. Auf diese Weise können die Auswertealgorithmen schneller ablaufen.
-
Bei dem Merkmal, mit dessen Hilfe die Schwellwertanalyse erfolgt, also durch dessen Vergleich mit einem Schwellwert die Zugehörigkeit eines Pixels zu einem Segment entschieden wird, kann es sich um den Grauwert eines Pixels handeln, also um seinen reinen Helligkeitswert, bei dem weitere Farbinformationen nicht berücksichtigt wird. Auch in der Ausführungsform mit RGB-Lichtquellenbeleuchtung, kann auf dieser Merkmal abgestellt werden. Insbesondere in der Ausführungsform mit einer RGB-Beleuchtung ist denkbar, dass anstelle oder zusätzlich zu dem Grauwert des Pixels Farbinformationen berücksichtigt werden. In dieser Ausführungsform ist denkbar, dass die Berücksichtigung der Farbinformation manuell oder automatisch synchron zu der Veränderung der Farbzusammensetzung der Beleuchtung verändert wird.
-
In dem Ausführungsbeispiel, bei dem als Merkmal, mit dessen Hilfe die Schwellwertanalyse erfolgt, der Grauwert eines Pixels gewählt wird, werden bevorzugt Maßnahmen ergriffen, dass sich die Graubereiche der Pixel der Ausgangsbildbereiche Mediumauftrag, Substratbogen und Hintergrund nicht oder kaum überlappen. Beispielsweise kann ein Hintergrund gewählt werden, der durchgehend dunkler ist, als der Substratbogen und ein fluides Medium, dessen Spuren durchgehend heller sind, als der Substratbogen. In Ausführungsformen, in denen andere Merkmale, etwa Farbe, gewählt werden, werden bevorzugt Maßnahmen ergriffen, dass sich die Farben der Pixel dieser Bereiche nicht oder kaum überlappen.
-
Mit Vorteil erfolgt neben der Lageermittlung eines auf einem Substratbogen angeordneten Mediumauftrags relativ zu dem Substratbogen auch eine Prüfung auf Vollständigkeit des Mediumauftrags.
-
Die Aktion kann ein Auswerfen eines als fehlerhaft erkannten Produkts oder Markieren desselben umfassen. Mit Vorteil wird also die Verpackung bei Überschreiten einer Toleranz ausgeschleust oder mit einer Markiereinrichtung gekennzeichnet. Die Markiereinrichtung kann ein Sprühventil sein. Mit Vorteil erfolgt ein Ausschleusen derart kurz nach der Bildaufnahme, dass nur wenige Millisekunden für Bildaufnahme und Bildbewertung, also Bildauswertung zur Verfügung stehen. Denn es muss auch noch die Zeit für die Verschleppung, also die Nachverfolgung des Produkts durch die Maschine bis zu dem Ort des Ausschleusens und für die Ansteuerung der Ausschleuseeinrichtung (etwa Auswerfer) zur Verfügung stehen.
-
Denkbar ist auch, dass bei einer Überschreitung der Toleranz ein Signal, etwa mittels einer Signallampe, erfolgt.
-
Bevorzugt erfolgt bei der Produktion dann neben der Prüfung auf Vollständigkeit des Mediumauftrags auch die robuste Lagebeurteilung zu einem signifikanten Merkmal des Substratbogens. Weicht die Lage über ein vorgegebenes Toleranzmaß von der Sollvorgabe ab, so wird etwa ein Schlechtsignal generiert oder im Falle eines Fail-safe-Prinzips (also eines Prinzips, bei dem alle zu prüfenden einlaufenden Produkte als fehlerhaft deklariert sind, bis das Produkt als gut erkannt wurde) das Produkt nicht als gut bewertet. Aufgrund des Fehlersignals kann das Produkt dann mit einem Auswerfer ausgeschleust werden oder mit einer Markiereinrichtung gekennzeichnet werden.
-
Die Beleuchtung kann zur Kontraststeigerung und Verkürzung der Belichtungszeiten dienen. Bevorzugt wird der Aufnahmebereich, also der Erfassungsbereich der Kamera mit einer Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchtet. Bevorzugt wird hierfür eine Beleuchtung eingesetzt (etwa Zeilen mit RGB-LEDs), bei der einzelne Farben separat aktiviert und mehrere Farben kombiniert werden können. Durch eine derartige geschickte Wahl der Beleuchtung kann der Kontrast des Mediumauftrags zum Substratbogenhintergrund gesteigert werden. Durch eine derartige geschickte Wahl der Beleuchtung kann auch erreicht werden, dass sich die Farben der Pixel der Ausgangsbildbereiche Mediumauftrag, Substratbogen und Hintergrund nicht oder kaum überlappen.
-
Die Erfindung betriff im ihrem Vorrichtungsaspekt eine Verpackungsmaschine zur Durchführung eines Verpackungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Mit Vorteil umfasst die Verpackungsmaschine eine Inliner-Maschine. Diese umfasst bevorzugt eine Aneinanderreihung oder Integration der Einzelaggregate Druckaggregat und/oder Rill- und/oder Schlitzmaschine und/oder Faltstation und/oder Leimstation. Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine kann also beliebige Kombinationen der Einzelaggregate umfassen und beispielsweise auch nur eine Falt-/Klebemaschine sein, der ein zugeschnittener und ausgeschnittener Faltkistenzuschnitt zugeführt wird. Mit Vorteil faltet die Maschine dann diesen Zuschnitt und verklebt diesen.
-
Die Verpackungsmaschine kann eine Faltschachtelklebemaschine zur Herstellung von Faltschachteln aus Zuschnitten umfassen und kann die folgenden Bearbeitungsstationen aufweisen: Einen Einleger, der die zu verarbeitenden Zuschnitte mit hoher Geschwindigkeit aus einem Stapel nacheinander abzieht und einzeln der nachfolgenden Bearbeitungsstationen zuführt, eine Faltstation, in der die mit einem Klebestreifen versehenen Zuschnittteile zur Herstellung einer Klebeverbindung um 180° umgelegt, also gefaltet werden, eine Überleitstation, die die gefalteten, mit noch nicht abgebundenen Klebenähten versehenen Zuschnitten in allen Teilen exakt ausgerichtet der nachfolgenden Sammel- und Presseinrichtung zuführt und eine Sammel- und Presseinrichtung, in der zunächst ein Schuppenstrom aus gefalteten Zuschnitten gebildet wird, der anschließend zwischen Pressbändern für einige Zeit unter Druck gehalten werden kann, damit die Klebenähte abbinden. Je nach herzustellendem Schachteltyp kann die Faltschachtelklebemaschine weitere Bearbeitungsstationen enthalten. Beispielsweise ein oder mehrere Verbrecher, in denen Faltlappen vor- und zurückgefaltet werden, damit die entsprechenden Längsrillen durch Knicken um 180° weich und geschmeidig gemacht werden und weitere Faltstationen, um zusätzliche Faltungen durchzuführen. Zu Beginn einer Faltstation kann ein Auftragswerk für Klebstoff angeordnet sein, das auf die zu verklebenden Faltlappen, die im Rahmen dieser Druckschrift auch als Klebelaschen bezeichnet werden, eine oder mehrere Klebstoffspuren auftragen kann.
-
Die Verpackungsmaschine kann eine Maschine zum Bilden oder/und Schließen von Faltkisten umfassen, bevorzugt eine Inliner-Maschine. Die Faltkisten können in sogenannten Inlinern in der Wellpappen- oder Schwerkartonherstellung hergestellt werden. Diese entstand durch die Aneinanderreihung der Einzelaggregate Druckaggregat, Rill- und Schlitzmaschine, Faltstation und Leimstation. Nicht jedes dieser Einzelaggregate muss zwingend Bestandteil der Inliner-Maschine sein. Beliebige Kombinationen der Verfahrensschritte der Einzelaggregate sind denkbar, die Verpackungsmaschine kann auch nur eine Falt-/Klebemaschine sein, der ein zugeschnittener und ausgeschlitzter Faltkistenzuschnitt zugeführt wird. Die Maschine kann dann den Zuschnitt falten und diesen verkleben. Die Maschine kann den Verfahrensschritt des Rillens durchführen. In einer Rillstation können mit rotierenden Rillkörpern Rillen eingeprägt werden, die das Seitenverhältnis der Faltkiste bestimmen (Länge und Breite). Die Rillkörper der Maschine können als Träge- bzw. Rillform einfache V-Profile aufweisen. Sie können gegen einen Gegenkörper aus Stahl, Gummi oder Kunststoff arbeiten. In einem Schlitzaggregat können schmale Vertiefungen (Schlitze) herausgeschnitten oder herausgestanzt werden, die in der Verlängerung der Rilllinien liegen. Auf diese Weise können die Boden- und Deckelklappen der späteren Faltkiste freigeschnitten werden.
-
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 ein von der Kamera aufgenommenes Ausgangsbild eines mit einer Klebstoffspur beaufschlagten Substratbogens;
-
2 eine schematische Darstellung der Wahl der Schwellwerte;
-
3 eine schematische Seitendarstellung eines Substratbogens mit darüber angeordneter Kamera;
-
4 ein erstes Schwellwertbild;
-
5 ein zweites Schwellwertbild;
-
6 eine Draufsicht auf einen flachliegenden Faltkistenzuschnitt;
-
7 eine perspektivische Darstellung einer aus dem aus in 6 gezeigten Faltkistenzuschnitt gefalteten Faltkiste.
-
Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Mediumauftrag eine Klebstoffspur 2.
-
1 zeigt ein von einer Kamera 3 aufgenommenes Bild eines mit einer Klebstoffspur 2 beaufschlagten Substratbogens 1. Der Substratbogen 1 ist der Einfachheit halber als einfaches Rechteck dargestellt. Es kann jedoch etwa auch eine Form wie in 6 dargestellt, aufweisen.
-
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die auf dem Substratbogen 1 aufgetragene Klebstoffspur 2 mit einer Lichtquelle beleuchtet, die weißes, sichtbares Licht ausstrahlt. Bei dem Klebstoff der Klebstoffspur 2 handelt es sich um weißen, milchigen Klebstoff und bei dem Substratbogen 1 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um Wellpappe mit einem hohen Altpapierbestandteil, die gräulich und daher etwas dunkler erscheint, als die Klebstoffspur 2. Der Hintergrund 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel noch etwas dunkler, als der Substratbogen 1.
-
In 2 sind die Helligkeitsbereiche, die die Pixel des Kamerabildes in dem Bereich des Hintergrunds 5, des Substratbogen 1 und der Klebstoffspur 2 aufweisen, schematisch dargestellt. Es ist erkennbar, dass sich die Graubereiche der Pixel der Ausgangsbildbereiche Klebstoffspur, Substratbogen und Hintergrund nicht überlappen. Denn es wurde ein Hintergrund 5 gewählt, der durchgehend dunkler ist, als der Substratbogen 1 und ein Klebstoff, dessen Spuren durchgehend heller sind, als der Substratbogen.
-
3 zeigt schematisch die Anordnung der Kamera 3 über dem in Pfeilrichtung P transportieren Substratbogen 1. Zur Ermittlung der Lage der auf dem Substratbogen 1 angeordneten Klebstoffspur 2 relativ zu dem Substratbogen 1 wird eine einzige Kameraaufnahme von dem Substratbogen 1 vorgenommen. Dieses in 1 gezeigte Bild der Kamera wird einer zweifachen Schwellwertanalyse unterzogen.
-
Hierzu wird mindestens ein erster Schwellwert S1 so gewählt, dass das signifikante Merkmal 4, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Substratbogenkante 4a gebildet ist sichtbar ist und die Klebstoffspur 2 nicht oder nur im geringen Maße, siehe 4. Anschließend wird bei einer zweiten Schwellwertanalyse der Schwellwert S2 so gewählt, dass die Klebstoffspur 2 einen starken Kontrast zu dem Substratbogen 1 (und dem Hintergrund 5) bildet und das signifikante Merkmal 4 vollständig verschwindet, siehe 5. Die karierte Schraffur in den 4 und 5 symbolisiert hierbei schwarz. Das in 4 gezeigte Ausgangsbild wurde dadurch erzielt, dass alle Pixel des in 1 gezeigten Ausgangswerts mit Grauwerten kleiner als der Schwellwert S1 schwarz eingefärbt wurden und alle Pixel des Ausgangsbildes mit Grauwerten größer oder gleich dem Schwellwert S1 weiß gefärbt wurden. Da die Pixel des Ausgangsbildes, die der Substratbogen zeigen und die Pixel des Ausgangsbildes, die die Klebstoffspur 2 zeigen, einen Grauwert aufweisen, der größer als der Schwellwert S1 ist, erscheint sowohl der Substratbogen 1 als auch die Klebstoffspur 2 bei dem in 4 gezeigten Ergebnisbild weiß. Ein kleinerer Grauwert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Pixel dunkler ist, als ein Pixel mit einem größeren Grauwert.
-
Anschließend wurde das selbe Ausgangsbild (1) einer erneuten Schwellwertanalyse unterzogen, wobei bei dieser zweiten Schwellwertanalyse ein Schwellwert S2 gewählt wurde, derart, dass die Klebstoffspur 2 einen starken Kontrast zu dem Substratbogen 1 (und dem Hintergrund 5) bildet. Da sowohl die Pixel des Ausgangsbildes (1), die den Hintergrund 5 zeigen, als auch die Pixel des Ausgangsbildes, die der Substratbogen 1 zeigen, einen Grauwert aufweisen, der kleiner ist als der Schwellwert S2, erscheinen bei dem sich dann ergebenen Ergebnisbild (5) sowohl der Hintergrund 5, als auch der Substratbogen 1 schwarz und lediglich die Klebstoffspur 2 weiß. Auf diese Weise ist sowohl ein Ergebnisbild geschaffen, bei dem die Lage des signifikanten Merkmals 4 auf robuste Art und Weise erkennbar ist, als auch ein Ergebnisbild, bei dem die Lage der Klebstoffspur 2 auf robuste und fehlerunanfällige Weise ermittelt ist. Aus diesen beiden Ergebnisbildern wird die Relativposition der Klebstoffspur 2 zu dem signifikanten Merkmal 4 ermittelt.
-
6 zeigt hierbei einen flachliegenden Faltkistenzuschnitt. 7 zeigt eine seitlich an der Klebelasche 11 zusammengeklebte Faltkiste. In der Rillenstation wurden mit rotierenden Rillenkörpern Rillen 9 eingeprägt, die das Seitenverhältnis der Faltkiste 12 bestimmen (Länge und Breite). Die Rillenkörper haben gewöhnlich als Präge- bzw. Rillenform einfache V-Profile. Sie arbeiten bevorzugt gegen einen Gegenkörper aus Stahl, Gummi oder Kunststoff.
-
Das erfindungsgemäße Verpackungsverfahren umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schlitzaggregat. In diesem wurden schmale Vertiefungen, also Schlitze 10 herausgeschnitten oder herausgestanzt, die in der Verlängerung der Rillenlinien 9 liegen. Auf diese Weise werden die Boden- und Deckelklappen der späteren Faltkiste 12 freigeschnitten. 6 zeigt auch, dass die Klebstoffspur 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel drei nebeneinanderverlaufende Klebstofflinien umfasst, die auf Klebelaschen 11, 11´ angeordnet sind. Die in 6 rechts gezeigte Klebelasche 11´ ist hierbei keine Lasche in einem engeren Sinne, sondern ein Bereich des Substratbogens 1, der anschließend mit einem weiteren Bereich des Substratbogens (etwa einer Lasche im engeren Sinne) verbunden wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Substratbogen
- 2
- Klebstoffspur
- 3
- Kamera
- 4
- signifikantes Merkmal
- 4a
- Substratbogenkante
- 5
- Hintergrund
- 6
- erstes Schwellwertbild
- 7
- zweites Schwellwertbild
- 8
- flachliegender Faltkistenzuschnitt
- 9
- Rillen
- 10
- Schlitze
- 11, 11´
- Klebelasche
- 12
- Faltkiste
- F
- Mediumauftrag
- S1, S2
- Schwellwerte
- P
- Pfeil
