DE102021122541A1

DE102021122541A1 - Überwachungsvorrichtung, Verpackungsmaschine mit einer solchen Überwa-chungsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer solchen Überwachungsvor-richtung

Info

Publication number: DE102021122541A1
Application number: DE102021122541.8A
Authority: DE
Inventors: Roger Smeets; Tom KOK
Original assignee: Syntegon Packaging Solutions BV
Current assignee: Syntegon Packaging Solutions BV
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-03-02
Also published as: WO2023031296A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsvorrichtung für eine Verpackungsmaschine, insbesondere eine Form-, Füll- und Siegelmaschine, mit mindestens einer Sensoreinheit (14) zu einer Überwachung eines durch die Verpackungsmaschine entlang einer Transportrichtung (18) transportierten Folienmaterials (16).
Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit (14) mindestens eine, insbesondere genau eine, Bilderfassungseinheit (20), insbesondere eine Zeilenscan-Kamera oder eine Flächenscan-Kamera, aufweist, welche dazu vorgesehen ist, mindestens zwei verschiedene Merkmale (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35) des Folienmaterials (16) zu erfassen

Description

Stand der Technik
Eine Überwachungsvorrichtung für eine Verpackungsmaschine, insbesondere eine Form-, Füll- und Siegelmaschine, ist bereits bekannt. Derartige Überwachungsvorrichtungen weisen mindestens eine Sensoreinheit zu einer Überwachung eines durch die Verpackungsmaschine entlang einer Transportrichtung transportierten Folienmaterials auf.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsvorrichtung für eine Verpackungsmaschine, insbesondere für eine Form-, Füll- und Siegelmaschine, mit mindestens einer Sensoreinheit zu einer Überwachung eines durch die Verpackungsmaschine entlang einer Transportrichtung transportierten Folienmaterials.
Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit mindestens eine, insbesondere genau eine, Bilderfassungseinheit, insbesondere eine Zeilenscan-Kamera oder eine Flächenscan-Kamera, aufweist, welche dazu vorgesehen ist, mindestens zwei verschiedene Merkmale des Folienmaterials zu erfassen. Die Verpackungsmaschine ist vorzugsweise als vertikale Form-, Füll- und Siegelmaschine oder als horizontale Form-, Füll- und Siegelmaschine ausgebildet. Die Verpackungsmaschine ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein zu verpackendes Produkt mit dem Folienmaterial zu verpacken. Insbesondere ist die Verpackung dazu vorgesehen, aus dem Folienmaterial einen Behälter, insbesondere einen Beutel, für das zu verpackende Produkt zu formen, und/oder dazu vorgesehen, das zu verpackende Produkt mit dem Folienmaterial zu umhüllen. Vorzugsweise ist das Folienmaterial auf einer an oder innerhalb der Verpackungsmaschine aufgehängten Rolle gelagert, bis es von der Verpackungsmaschine verarbeitet wird. Alternativ ist das Folienmaterial als Stapel von vorgeschnittenen Bahnen gelagert. In einem abgewickelten Zustand des Folienmaterials weist das Folienmaterial bevorzugt eine maximale Längserstreckung, eine maximale Quererstreckung und eine maximale Materialstärke auf, welche jeweils senkrecht zueinander sind. Vorzugsweise ist die maximale Längserstreckung größer, insbesondere um mehr als das 10-fache größer, als die maximale Quererstreckung. Vorzugsweise ist die maximale Quererstreckung größer, insbesondere um mehr als das 10-fache größer, als die maximale Materialstärke. Die Materialstärke ist vorzugsweise geringer als 5 mm, bevorzugt geringer als 2 mm, besonders bevorzugt geringer als 1 mm, optional geringer als 0,5 mm. In einigen Ausführungen kann das Folienmaterial eine Stärke von weniger als 0,1 mm aufweisen. Die Materialstärke ist vorzugsweise dicker als 0,025 mm. Das Folienmaterial kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Das Folienmaterial und/oder zumindest eine Schicht des Folienmaterials kann aus Papier, aus einem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, Polyester und/oder Polyethylen, aus einem Textil und/oder aus einem Metall ausgebildet sein. Insbesondere besteht das Folienmaterial aus einem zusammengesetzten Material, insbesondere einem Laminat. Optional kann das Folienmaterial aus erneuerbarem Rohmaterial hergestellt und/oder biologisch abbaubar sein. Das Folienmaterial und/oder zumindest eine Schicht des Folienmaterials kann ein Vollkörper, ein Gewebe, ein Netzwerk, ein Geflecht oder dergleichen sein. Das Folienmaterial weist vorzugsweise eine Außenfläche und eine Innenfläche auf, welche im Wesentlichen parallel zu der maximalen Längserstreckung und zu der maximalen Quererstreckung des Folienmaterials sind. Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Referenzrichtung, insbesondere einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung um weniger als 8°, bevorzugt um weniger als 5° und besonders bevorzugt um weniger als 2° von der Referenzrichtung abweicht. Die Innenfläche ist bevorzugt dazu vorgesehen, in einem mit dem Folienmaterial verpackten Zustand des zu verpackenden Produkts dem zu verpackenden Produkt zugewandt zu sein, insbesondere mit dem zu verpackenden Produkt in direktem Kontakt zu sein. Die Innenfläche des Folienmaterials kann beispielsweise aus einem lebensmittelechten Material hergestellt oder mit einem lebensmittelechten Material beschichtet sein. Die Außenfläche ist bevorzugt dazu vorgesehen, in einem verpackten Zustand des zu verpackenden Produkts von dem zu verpackenden Produkt abgewandt und insbesondere einer Umgebung zugewandt zu sein.
Zum Transport des Folienmaterials, insbesondere eines abgewickelten Teils des Folienmaterials, zu und/oder durch mindestens eine Verarbeitungsstation der Verpackungsmaschine weist die Verpackungsmaschine vorzugsweise eine Führungseinheit auf. Die Führungseinheit weist bevorzugt Führungselemente wie Rollen, Transportbänder oder dergleichen auf, um das Folienmaterial entlang einer Führungsstrecke durch die Verpackungsmaschine zu fördern, umzulenken und/oder zu spannen. Die Verpackungsmaschine kann beispielsweise eine Druckstation zum Bedrucken des Folienmaterials, eine Etikettierstation zum Anbringen eines Etiketts auf dem Folienmaterial, eine Formstation zum Formen eines Behälters aus dem Folienmaterial, eine Schneidestation zum Abschneiden eines Folienmaterialstücks, das groß genug zum Verpacken einer Einheit des zu verpackenden Produkts ist, oder dergleichen aufweisen. Die Führungseinheit ist dazu vorgesehen, das Folienmaterial zu transportieren, wobei die maximale Längserstreckung des Folienmaterials im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung gehalten wird. Insbesondere weisen die Führungselemente eine Auflagefläche auf, um das Folienmaterial zu lagern. Die Auflagefläche der Führungselemente weist eine maximale Breite zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Transportrichtung auf. Die Führungseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, während eines Transports des Folienmaterials die maximale Quererstreckung des Folienmaterials im Wesentlichen parallel zu der maximalen Breite des nächstliegenden Führungselements zu halten. Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Referenzrichtung verstanden werden, wobei die Richtung und die Referenzrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° plus oder minus einer optionalen Abweichung einschließen, wobei die Abweichung weniger als 8°, bevorzugt weniger als 5°, besonders bevorzugt weniger als 2° beträgt.
Die Bilderfassungseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Außenfläche des Folienmaterials zu überwachen. Alternativ oder zusätzlich ist die Bilderfassungseinheit dazu vorgesehen, die Innenfläche des Folienmaterials zu überwachen, insbesondere wenn das Folienmaterial zumindest teilweise transluzent oder transparent ist. Insbesondere ist die Bilderfassungseinheit dazu vorgesehen, das Folienmaterial zu überwachen, während das Folienmaterial durch die Führungseinheit transportiert wird. Vorzugsweise ist die Bilderfassungseinheit in Richtung der Führungseinheit angeordnet und ausgerichtet, insbesondere um einen abgewickelten Teil des Folienmaterials zu überwachen. Bevorzugt ist die Bilderfassungseinheit entlang der Transportrichtung nach der zumindest einen Verarbeitungsstation der Verpackungsmaschine und vorzugsweise vor der Formstation der Verpackungsmaschine angeordnet, um das Folienmaterial in einem zumindest teilweise verarbeiteten, insbesondere aufgefalteten, Zustand zu überwachen. Die Bilderfassungseinheit ist vorzugsweise zu einer kontaktfreien Überwachung des Folienmaterials vorgesehen. Vorzugsweise ist die Bilderfassungseinheit eine Kamera mit einer maximalen Empfindlichkeit im sichtbaren Spektrum, im Infrarotspektrum und/oder im Ultraviolettspektrum. Vorzugsweise weist die Bilderfassungseinheit für eine ortsaufgelöste Überwachung des Folienmaterials, und insbesondere zur Aufnahme eines zusammenhängenden Bildes von dem Folienmaterial, eine eindimensionale oder zweidimensionale Anordnung von Bilderfassungselementen auf. Vorzugsweise weist die Bilderfassungseinheit eine Auflösung von mindestens 1 px/mm, bevorzugt von mindestens 5 px/mm, besonders bevorzugt von mindestens 10 px/mm auf. Die Bilderfassungseinheit kann insbesondere als aktiver Pixelsensor, als CCD-Sensor [Charged-Coupled-Device-sensor], als CIS-Sensor [Contact-Image-Sensor] oder dergleichen ausgelegt sein. Die Gesamtheit der Bilderfassungselemente der Bilderfassungseinheit kann als ein einziger Sensor oder als mehrere miteinander gekoppelte Einzelsensoren, um ein zusammengesetztes Bild des Folienmaterials zu liefern, bereitgestellt sein. Umfasst die Bilderfassungseinheit mehrere miteinander gekoppelte Einzelsensoren, überlappen sich Messbereiche dieser Sensoren um mindestens ein Pixel oder sie liegen direkt aneinander an. Alternativ sind die Messbereiche um weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 10 %, insbesondere weniger als 5 % einer Breite der Messbereiche senkrecht zur Transportrichtung voneinander beabstandet. Vorzugsweise weist die Sensoreinheit ein lichtemittierendes Element auf, um sichtbares Licht, Infrarotlicht und/oder Ultraviolettlicht in Richtung des Folienmaterials zu emittieren. Das lichtemittierende Element und die Bilderfassungseinheit sind vorzugsweise in Bezug auf die Führungsstrecke, insbesondere das Folienmaterial, auf der gleichen Seite angeordnet, so dass die Bilderfassungseinheit am Folienmaterial reflektiertes Licht des lichtemittierenden Elements erfasst. Alternativ sind das lichtemittierende Element oder ein optionales zusätzliches lichtemittierendes Element und die Bilderfassungseinheit auf verschiedenen Seiten der Führungsstrecke, insbesondere des Folienmaterials, angeordnet, so dass die Bilderfassungseinheit durch das Folienmaterial übermitteltes Licht erfasst. Alternativ ist die Bilderfassungseinheit als Ultraschalleinheit und/oder als Tomographieeinheit, insbesondere Impedanzmesseinheit und/oder Magnetresonanzbilderfassungseinheit ausgelegt.
Vorzugsweise ist die Bilderfassungseinheit dazu vorgesehen, mindestens ein Bild des Folienmaterials aufzunehmen, das in Bezug auf mindestens zwei verschiedene Merkmale, insbesondere zwei verschiedene Merkmalstypen, des Folienmaterials auswertbar ist. Verschiedene Merkmale des Folienmaterials umfassen beispielsweise die maximale Quererstreckung, eine Positionierung des Folienmaterials relativ zu einem Führungselement der Führungseinheit, eine Positionierung eines Etiketts auf dem Folienmaterial, das Vorhandensein einer Beschädigung des Folienmaterials, die Position eines Folienflecks auf dem Folienmaterial, eine Positionierung und/oder eine Richtigkeit einer Bedruckung des Folienmaterials, einen Barcode auf dem Folienmaterial oder dergleichen. Um zwei verschiedene Merkmale des Folienmaterials zu erfassen, kann die Sensoreinheit eine Antriebseinheit zu einem Verfahren und/oder Rotieren der Bilderfassungseinheit aufweisen, die Bilderfassungseinheit kann einen Messbereich aufweisen, der breit genug ist um mindestens zwei Merkmale des Folienmaterials abzudecken, und/oder die Bilderfassungseinheit weist unterschiedliche Aufnahmemodi auf, wie einen Hellfeldmodus, einen Dunkelfeldmodus, einen Modus mit unterschiedlichen Spektralfiltern oder ohne unterschiedliche Spektralfilter oder dergleichen.
Mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann die Sensoreinheit vorteilhaft einfach gehalten werden. Eine vorteilhaft geringe Anzahl an Bilderfassungseinheiten, insbesondere lediglich eine Bilderfassungseinheit, ist erforderlich, um vorteilhaft viele Merkmale des Folienmaterials zu erfassen. Die Sensoreinheit kann vorteilhaft frei von mehreren verschiedenen, für jeweils ein einziges Merkmal vorgesehenen Sensoren ausgelegt sein. Eine Einstellung der Sensoreinheit während eines Folienmaterialwechsels kann vorteilhaft einfach und intuitiv durchgeführt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Breite eines Messbereichs, insbesondere des oben erwähnten Messbereichs, einer, insbesondere der oben erwähnten, Bilderfassungseinheit, insbesondere eines Messbereichs der oben erwähnten oder einer weiteren Zeilenscan-Kamera oder der oben erwähnten oder einer weiteren Flächenscan-Kamera, der Sensoreinheit zumindest im Wesentlichen so breit ist wie eine Breite des Folienmaterials und/oder wie eine maximale Transportbreite einer Führungseinheit der Verpackungsmaschine in einer Richtung quer zu der Transportrichtung. In einer alternativen Ausgestaltung weist die Sensoreinheit die Bilderfassungseinheit mit einer Breite des Messbereichs auf, die mit einer Breite des Folienmaterials und/oder der Führungseinheit vergleichbar ist, unabhängig von der Bilderfassungseinheit, die dazu vorgesehen ist, mindestens zwei verschiedene Merkmale aufzunehmen. Vorzugsweise weist die Überwachungsvorrichtung in dieser alternativen Ausgestaltung zumindest die Sensoreinheit auf. Die Breite des Folienmaterials ist vorzugsweise synonym mit der oben erwähnten maximalen Quererstreckung des Folienmaterials. Die maximale Transportbreite ist vorzugsweise geringer als die oder identisch mit der maximale/n Breite der Führungselemente der Führungseinheit. Die maximale Transportbreite ist insbesondere eine Obergrenze für die Breite des Folienmaterials, damit das Folienmaterial in der vorgesehenen Weise durch die Verpackungsmaschine verarbeitet werden kann. Darunter, dass eine Abmessung „im Wesentlichen so breit wie“ eine andere Abmessung ist, soll verstanden werden, dass die Abmessung mindestens 33 %, vorzugsweise mehr als 66 %, besonders bevorzugt mehr als 90 % der anderen Abmessung beträgt. Insbesondere ist die Breite des Messbereichs größer als die Breite des Folienmaterials und optional größer als die maximale Transportbreite. Die Breite des Messbereichs ist vorzugsweise eine sich quer, insbesondere senkrecht, zu der Transportrichtung erstreckende Abmessung. Der Messbereich ist insbesondere in einer die Führungsstrecke enthaltenden Ebene angeordnet. Die Bilderfassungseinheit kann so ausgerichtet sein, dass der Messbereich von jedem Führungselement der Führungseinheit beabstandet oder direkt an der Auflagefläche eines der Führungselemente der Führungseinheit angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Bilderfassungseinheit eine Vielzahl von Bilderfassungselementen auf, welche in einer Reihe quer, bevorzugt zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Transportrichtung angeordnet sind, wobei eine Vielzahl vorzugsweise eine Anzahl darstellt, die ausreicht, um entlang der gesamten Breite des Messbereichs die oben erwähnte Auflösung zu erzielen. In mindestens einer Ausgestaltung weist die Bilderfassungseinheit mindestens zwei oder mehr Reihen nebeneinander auf, wobei jede Reihe eine Vielzahl von Bilderfassungselementen aufweist, um die oben erwähnte Auflösung in einer zumindest im Wesentlichen zur Transportrichtung parallelen Richtung zu erzielen. Mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann ein vorteilhaft großer Teil des Folienmaterials überwacht werden, insbesondere durch eine einzige Sensoreinheit. Insbesondere kann die Anzahl an für die Überwachung bestimmter Merkmale des Folienmaterials vorgesehenen Sensoreinheiten vorteilhaft geringgehalten werden.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens eine Auswerteeinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild in Bezug auf mindestens zwei verschiedene Merkmale des Folienmaterials auszuwerten. Die Auswerteeinheit weist vorzugsweise mindestens einen Dateneingabeport, mindestens einen Datenprozessor und mindestens einen Datenausgabeport auf. Vorzugsweise weist die Auswerteeinheit einen Prozessor, insbesondere eine Zentrale Verarbeitungseinheit, einen Speicher, eine Eingabeschnittstelle, eine Ausgabeschnittstelle, weitere elektronische Komponenten, ein Betriebsprogramm, Steuerroutinen und/oder Rechenroutinen auf. Die Eingabeschnittstelle der Auswerteeinheit weist bevorzugt mindestens einen mit der Bilderfassungseinheit verbundenen Dateneingabeport auf, insbesondere um von der Bilderfassungseinheit Bilder oder Rohdaten für die Erstellung eines Bildes zu empfangen. Optional weist die Eingabeschnittstelle eine Nutzereingabe auf, insbesondere zu einer Manipulation eines Bildes des Folienmaterials durch eine Bedienperson der Verpackungsmaschine. Vorzugsweise weist die Ausgabeschnittstelle zumindest ein Display zur Darstellung eines Bildes des Folienmaterials für eine Bedienperson der Verpackungsmaschine auf. Bevorzugt weist die Ausgabeschnittstelle mindestens einen Steuersignalausgabeport auf zur Ausgabe eines auf einer Auswertung eines Bildes des Folienmaterials basierenden Steuersignals an die Verpackungsmaschine. Die Auswertung eines Bildes des Folienmaterials wird vorzugsweise durch den Prozessor durchgeführt, insbesondere mit oder ohne Beaufsichtigung durch eine Bedienperson der Verpackungsmaschine. Insbesondere ist der Prozessor dazu vorgesehen, ein Bild des Folienmaterials unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Bilderkennungsverfahren zu analysieren. Der Prozessor kann dazu vorgesehen sein, das ganze Bild oder mindestens einen relevanten Bereich innerhalb des Bildes zu analysieren. Der mindestens eine relevante Bereich wird vorzugsweise voreingestellt, insbesondere durch eine Bedienperson der Verpackungsmaschine oder durch einen Mustererkennungsalgorithmus der Auswerteeinheit. Der mindestens eine relevante Bereich kann, insbesondere um das Folienmaterial von einem Hintergrund zu unterscheiden, alle Pixel des das Folienmaterial darstellenden Bildes abdecken oder einen Bereich des Folienmaterials oder ein einzelnes Merkmal des Folienmaterials wie einen Folienfleck, einen Barcode, ein Etikett oder dergleichen. Vorzugsweise ist in dem Speicher der Auswerteeinheit ein Modell des Folienmaterials hinterlegt, welches der Prozessor mit einem Bild des Folienmaterials vergleichen kann. Das Modell weist vorzugsweise alle zu einer Überwachung durch die Überwachungseinheit vorgesehenen Merkmale des Folienmaterials auf. Optional weist das Modell allgemein und/oder historisch unerwünschte Merkmale des Folienmaterials auf, wie zum Beispiel eine Beschädigung des Folienmaterials, eine fehlerhafte Ausrichtung des Folienmaterials in Bezug auf die Führungseinheit, Falten im Folienmaterial oder dergleichen. Die Auswerteeinheit kann als integrierbares Modul für ein Steuersystem der Verpackungsmaschine, als lokales, mit der Sensoreinheit verbundenes autonomes Gerät oder als ein Remoteserver ausgebildet sein, welcher über ein öffentliches oder privates Datennetzwerk mit der Sensoreinheit kommunizieren kann. Insbesondere können/kann die Ausgabeschnittstelle und/oder die Eingabeschnittstelle ein Kabelverbindungsport sein, sie können/kann eine drahtlose Kommunikationsantenne oder dergleichen zur Kommunikation mit dem Steuersystem, der Sensoreinheit und/oder weiteren externen Geräten sein oder sie können/kann eine interne Schnittstelle sein, wie zum Beispiel ein Bussystem, eine fest verdrahtete Verbindung, eine drahtlose Kommunikationsantenne, insbesondere eine drahtlose Kommunikationsantenne mit geringer Reichweite, oder dergleichen zur Kommunikation mit anderen Teilen des Steuersystems und/oder mit der Sensoreinheit. Bei einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann die Überwachungsvorrichtung mit einer vorteilhaft geringen Anzahl verschiedener Sensoreinheiten ausgebildet sein.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Überwachungsvorrichtung mindestens ein Geschwindigkeitssensorelement aufweist, um eine Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials durch einen Messbereich der Sensoreinheit zu messen. Das Geschwindigkeitssensorelement ist vorzugsweise getrennt von der Bilderfassungseinheit ausgebildet. Das Geschwindigkeitssensorelement ist vorzugsweise ein Drehwertencoder, welcher eine Rotationsgeschwindigkeit eines der Führungselemente misst. Alternativ ist das Geschwindigkeitssensorelement ein Laser-Surface-Velocimeter. Das Geschwindigkeitssensorelement ist vorzugsweise mit der Auswerteeinheit verbunden, um die Transportgeschwindigkeit an die Auswerteeinheit zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, die Transportgeschwindigkeit aus Veränderungen zwischen verschiedenen von der Bilderfassungseinheit empfangenen Bildern und einer bekannten aktualisierten Geschwindigkeit zwischen den Bildern zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich ruft die Überwachungsvorrichtung die Transportgeschwindigkeit von dem Steuersystem der Verpackungsmaschine ab. Bei einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann die Überwachungsvorrichtung vorteilhaft ihren Betrieb an die Transportgeschwindigkeit anpassen. Insbesondere kann ein Aktualisierungsintervall der Bilderfassungseinheit hinsichtlich einer erreichten Auflösung entlang der Transportrichtung und eines durch die Auswerteeinheit zu verarbeitenden Datenvolumens optimiert werden.
Darüber hinaus wird eine Verpackungsmaschine, insbesondere eine vertikale Form-, Füll- und Siegelmaschine, vorgeschlagen, die eine, insbesondere die oben genannte, erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung sowie mindestens eine, insbesondere die oben genannte, Führungseinheit zum Transport des Folienmaterials entlang der Transportrichtung aufweist. Die Verpackungsmaschine weist vorzugsweise ein Lager zum Anbringen mindestens einer Folienmaterialrolle auf. Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine eine Spleißstation auf, um das Folienmaterial von einer verbrauchten Folienmaterialrolle mit dem Folienmaterial einer neuen Folienmaterialrolle zu verspleißen. Optional weist die Verpackungsmaschine eine Druckstation zum Bedrucken des Folienmaterials auf. Die Verpackungsmaschine weist optional eine Etikettierstation auf, um ein Etikett an dem Folienmaterial anzubringen. Optional weist die Verpackungsmaschine eine Stanzstation auf, um mindestens ein Loch in das Folienmaterial zu stanzen. Bevorzugt weist die Verpackungsmaschine die Umformstation auf, um aus dem Folienmaterial einen Behälter, insbesondere einen Beutel, einen Schlauchbeutel, einen Standbodenbeutel oder dergleichen zu formen, wobei der Behälter einen Zippverschluss aufweisen kann oder auch nicht. Um den Behälter zu formen, kann die Formstation dazu ausgebildet sein, das Folienmaterial zu falten und/oder zwei oder mehr Segmente des Folienmaterials zu siegeln. Die Verpackungsmaschine weist bevorzugt eine Schneidstation auf, um von dem Folienmaterial ein Stück abzuschneiden, das groß genug ist, um eine Einheit des zu verpackenden Produkts zu verpacken. Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine eine Befüllstation auf, um den aus dem Folienmaterial geformten Behälter, insbesondere mittels eines Befüllungsrohrs, mit dem zu verpackenden Produkt zu befüllen. Bevorzugt weist die Verpackungsmaschine eine Siegelstation auf, um den aus dem Folienmaterial geformten und mit dem zu verpackenden Produkt befüllten Behälter zu siegeln. Zwei oder mehr von den oben genannten Verarbeitungsstationen der Verpackungsmaschine können zu einer einzigen Verarbeitungsstation kombiniert sein, um mindestens zwei der oben genannten Verarbeitungsschritte des Folienmaterial auszuführen. Die Führungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, das Folienmaterial zwischen getrennt ausgebildeten Verarbeitungsstationen und/oder durch die Verarbeitungsstationen zu transportieren. Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine eine weitere Transporteinheit auf, um das zu verpackende Produkt in einem mit dem Folienmaterial verpackten Zustand von den Verarbeitungsstationen weg zu transportieren. Vorzugsweise weist die Verpackungsmaschine zu einer Synchronisation eines Betriebs der Verarbeitungsstationen mit einer Förderungsrate des Folienmaterials das Steuersystem auf. Bei einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine ist ein vorteilhaft hoher Automatisierungsgrad erreichbar. Des Weiteren kann eine Einstellung der Sensoreinheit während eines Folienmaterialwechsels vorteilhaft einfach und intuitiv durchgeführt werden.
Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung, insbesondere der oben genannten Überwachungsvorrichtung, vorgeschlagen. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens erfasst die Bilderfassungseinheit vorzugsweise mindestens ein Bild des Folienmaterials, insbesondere ein Bild der Außenfläche des Folienmaterials. Bevorzugt wird das von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Bild durch die Bilderfassungseinheit an die Auswerteeinheit übermittelt. Vorzugsweise misst in zumindest einem Verfahrensschritt das Geschwindigkeitssensorelement die Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials, insbesondere eine Rotationsgeschwindigkeit eines der Führungselemente der Führungseinheit. Bevorzugt wertet in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens die Auswerteeinheit das von der Bilderfassungseinheit empfangene Bild aus. Insbesondere analysiert die Auswerteeinheit das von der Bilderfassungseinheit empfangene Bild in Bezug auf mindestens zwei verschiedene Merkmale des Folienmaterials. Vorzugsweise berechnet die Auswerteeinheit aus der von dem Geschwindigkeitssensorelement erhaltenen Transportgeschwindigkeit eine räumliche Beziehung zwischen aufeinander folgenden von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bildern. Optional zeigt die Auswerteeinheit über die Ausgabeschnittstelle die von der Bilderfassungseinheit erhaltenen Bilder und/oder ein Ergebnis der Auswertung an. Beispielsweise analysiert die Auswerteeinheit eines der Merkmale hinsichtlich eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins dieses Merkmals, einer Positionierung des Merkmals, einer Ausrichtung oder Fehlausrichtung des Merkmals, einer Richtigkeit oder Fehlerhaftigkeit eines Informationsgehalts des Merkmals, einer auf maschinellem Lernen basierenden Klassifizierung und/oder Erkennung des Merkmals oder dergleichen. Vorzugsweise gibt die Überwachungsvorrichtung ein Steuersignal aus, um mindestens eine der Verarbeitungsstationen in Abhängigkeit von der Auswertung des Bildes des Folienmaterials zu betreiben. Optional gibt die Überwachungsvorrichtung an die Bedienperson der Verpackungsmaschine eine visuelle, auditive und/oder haptische Benachrichtigung aus, insbesondere wenn das Bild des Folienmaterials mit dem im Speicher der Überwachungsvorrichtung hinterlegten Modell des Folienmaterials übereinstimmt oder nicht übereinstimmt. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren können Merkmale des Folienmaterials vorteilhaft belastbar und zuverlässig detektiert werden. Insbesondere kann ein begrenzter Messbereich eines für ein spezifisches Merkmal vorgesehenen Sensors vermieden werden. Insbesondere kann die Detektion der Merkmale eine vorteilhaft geringe Abhängigkeit von einer relativen Positionierung des Folienmaterials und der Bilderfassungseinheit aufweisen. Insbesondere kann die Überwachungsvorrichtung vorteilhaft eine fehlerhafte Ausrichtung der Bilderfassungseinheit und des Folienmaterials ausgleichen. Außerdem erfordert eine Neupositionierung von Merkmalen des Folienmaterials keine Neupositionierung der Bilderfassungseinheit.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Bilderfassungseinheit in mindestens einem Verfahrensschritt des Verfahrens Bilder als fortlaufenden Videostream aufnimmt. Vorzugsweise stellt die Auswerteeinheit ein Aktualisierungsintervall ein, in welchem die Bilderfassungseinheit aufeinanderfolgende Bilder sendet. Bevorzugt stellt die Auswerteeinheit das Aktualisierungsintervall der Bilderfassungseinheit in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials ein. Insbesondere in einer Ausgestaltung mit einer eindimensionalen Anordnung von Bilderfassungselementen der Bilderfassungseinheit stellt die Auswerteeinheit das Aktualisierungsintervall vorzugsweise auf einen Wert ein, bei welchem die oben erwähnte Auflösung parallel zur Transportrichtung erzielt werden kann. Vorzugsweise weist die Bilderfassungseinheit eine maximale Scanrate, d. h. den Kehrwert eines minimalen Aktualisierungsintervalls, von mehr als 1 kHz, bevorzugt von mehr als 5 kHz, besonders bevorzugt von mehr als 10 kHz auf. In einer Ausgestaltung mit einer zweidimensionalen Anordnung von Bilderfassungselementen der Bilderfassungseinheit stellt die Auswerteeinheit das Aktualisierungsintervall vorzugsweise auf einen solchen Wert ein, dass aufeinander folgende Bilder des Folienmaterials entlang der Transportrichtung eine Überlappung von mindestens einem Pixel aufweisen. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Folienmaterial mit einer vorteilhaft hohen Auflösung gescannt werden. Insbesondere kann das gesamte Folienmaterial aufgenommen und ausgewertet werden.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild hinsichtlich eines Folienflecks des Folienmaterials ausgewertet wird. Vorzugsweise weist das Folienmaterial ein Merkmalsmuster auf. Das Merkmalsmuster ist insbesondere ein sich entlang der Transportrichtung wiederholender Satz aus verschiedenen Merkmalstypen. Bevorzugt ist das Merkmalsmuster im Speicher als Modell des Folienmaterials hinterlegt. Vorzugsweise ist bei jedem Beispiel des Merkmalsmusters entlang der Transportrichtung eine Anordnung der dem Merkmalsmuster zugehörigen Merkmale identisch. Eine konkrete Ausgestaltung eines jeweiligen zum gleichen Merkmalstyp des Folienmaterials gehörenden Merkmals kann zwischen jeweiligen Beispielen des Merkmalsmusters, zum Beispiel einer Produktkennung, einer Lebensmitteletikettierung oder dergleichen, identisch sein oder sie kann zwischen den Beispielen des Merkmalsmusters variieren, beispielsweise hinsichtlich einer Seriennummer, eines Verpackungsdatums und/oder-zeitpunkts oder dergleichen. Vorzugsweise weist das Merkmalsmuster den Folienfleck als Merkmal auf. Der Folienfleck kann ein eigenständiges Merkmal, beispielsweise einen kleinen Punkt oder Streifen oder dergleichen, darstellen oder aber ein ausgeprägtes grafisches Merkmal einer Vorbedruckung des Folienmaterials wird als Folienfleck verwendet, beispielsweise ein Verlauf einer Krümmung, eine Farbveränderung oder dergleichen. Vorzugsweise analysiert die Auswerteeinheit das Bild, um den Folienfleck zu finden. Insbesondere sendet die Auswerteeinheit zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Erkennen des Folienflecks durch die Auswerteeinheit ein Schneidebefehlssignal an die Verpackungsmaschine. Der bestimmte Zeitpunkt ist insbesondere abhängig von der Position des Folienflecks relativ zu einem Rand des zu schneidenden Folienmaterials und von einer Transportgeschwindigkeit. Das Schneidebefehlssignal ist insbesondere zu einer Synchronisierung der Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials mit dem Betrieb der Schneidestation vorgesehen. Das Schneidebefehlssignal kann die Führungseinheit dazu veranlassen, das Folienmaterial anzuhalten, und/oder sie kann die Schneidestation dazu veranlassen, ein Stück von dem Folienmaterial abzuschneiden, insbesondere ein Stück, welches genau ein Beispiel des Merkmalsmusters enthält. In einigen Ausgestaltungen wartet die Schneidestation das Schneidebefehlssignal ab, bevor sie schneidet, während die Führungseinheit das Folienmaterial kontinuierlich transportiert. In einer anderen Ausgestaltung schneidet die Schneidestation das Folienmaterial in festen Zeitintervallen, während die Führungseinheit das Folienmaterial mit Unterbrechungen gemäß Anweisungen des Schneidebefehlssignals transportiert. In einer weiteren Ausgestaltung werden sowohl die Schneidestation als auch die Führungseinheit mit dem Schneidebefehlssignal gesteuert. Vorzugsweise verwendet die Auswerteeinheit den Folienfleck als Bezugspunkt, um eine korrekte Positionierung und/oder Ausrichtung anderer Merkmale des entsprechenden Beispiels des Merkmalsmusters zu ermitteln. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein noch höherer Automatisierungsgrad erreichbar.
Es wird auch vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild hinsichtlich eines Orts eines Folienrandes des Folienmaterials ausgewertet wird. Vorzugsweise begrenzt der Folienrand die Außenfläche des Folienmaterials. Optional weist die Sensoreinheit ein physisches Bezugselement auf, wie zum Beispiel eine relativ zu der Bilderfassungseinheit fixierte Skala oder Markierung, welche an einer anderen Seite der Führungsstrecke, insbesondere des Folienmaterials, angeordnet ist als die Bilderfassungseinheit. Insbesondere wertet die Auswerteeinheit ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild aus, welches das Folienmaterial und das physische Bezugselement aufweist. Insbesondere ermittelt die Auswerteeinheit innerhalb des Bildes einen Abstand des Folienmaterials zu dem physischen Bezugselement in einer Richtung quer zu der Transportrichtung, um den Ort des Folienrandes zu ermitteln. Alternativ ist mindestens einem Pixel des Bildes von dem Folienmaterial ein digitales Bezugselement zugeordnet, welches insbesondere durch eine Bedienperson der Verpackungsmaschine mittels der Eingabeschnittstelle ausgewählt wurde, um einen Einstellwert und/oder einen zulässigen Maximalwert für den Ort des Folienrandes festzulegen. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein vorteilhaft großer Messbereich für eine Randerkennung verfügbar. Insbesondere kann eine Positionierung des Folienmaterials relativ zu dem physischen Bezugselement vorteilhaft weiträumig verfolgt werden. Ein Risiko, dass eine Neueinstellung der Sensoreinheit erforderlich wäre, um das physische Bezugselement und das Folienmaterial abzudecken, kann vorteilhaft geringgehalten werden. Eine absolute Positionierung des Folienmaterials innerhalb der Verpackungsmaschine, insbesondere in später folgenden Verarbeitungsstationen, ist vorteilhaft gut steuerbar.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, insbesondere das oben genannte von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, hinsichtlich eines Barcodes des Folienmaterials ausgewertet wird.
Vorzugsweise nimmt die Bilderfassungseinheit ein den Barcode aufweisendes Bild des Folienmaterials auf. Vorzugsweise erkennt die Auswerteeinheit den Barcode des von der Bilderfassungseinheit aufgenommenen Bildes und liest ihn aus. Die Auswerteeinheit kann dazu vorgesehen sein, einen linearen Barcode, beispielsweise einen universellen Produktcode (UPC), eine Europäische Artikelnummer (EAN), eine Japanische Artikelnummer (JAN) oder dergleichen, und/oder einen Matrixbarcode, beispielsweise einen QR-Code [Quick-Response-Code], einen Data-Matrix-Code, einen Aztec-Code, einen Han-Xin-Barcode, einen Dotcode oder dergleichen, auszulesen. Vorzugsweise erkennt die Auswerteeinheit anhand des Barcodes das Modell des Folienmaterials, mit dem andere Merkmale als der Barcode verglichen werden, oder sie prüft anhand des - insbesondere durch die Bedienperson der Verpackungsmaschine ausgewählten - Modells des Folienmaterials, ob der Barcode korrekt ist. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Anzahl manueller Zufallsstichprobenprüfungen des Folienmaterials mittels Handscanner vorteilhaft geringgehalten werden. Die Überwachungsvorrichtung ist insbesondere mit einer Datenbank verbindbar zum Zwecke eines automatischen Abrufens eines Modells für das in der Verpackungsmaschine vorhandene Folienmaterial. Insbesondere können Modelle für verschiedene Folienmaterialien vorteilhaft im Voraus erstellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, insbesondere das oben genannte von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Bild, hinsichtlich einer Spleißbandposition des Folienmaterials ausgewertet wird. Insbesondere verspleißt das Spleißband zwei Chargen des Folienmaterials miteinander für einen kontinuierlichen Betrieb der Verpackungsmaschine mit einem virtuell endlosen Nachschub an Folienmaterial. Vorzugsweise erkennt die Auswerteeinheit die Position des Spleißbands entlang der Transportrichtung. Vorzugsweise sendet die Auswerteeinheit einen eingehenden Spleißbefehl an das Steuersystem der Verpackungsmaschine, wenn die Auswerteeinheit die Spleißbandposition erkennt. Optional enkodiert die Auswerteeinheit in dem eingehenden Spleißbefehl, ob das letzte Beispiel des Merkmalsmusters vollständig oder durch das Spleißband unterbrochen ist. Der eingehende Spleißbefehl veranlasst die Verpackungsmaschine insbesondere dazu, eine das Spleißband, optional ein Stück Folienmaterial mit einem unvollständigen Beispiel des Merkmalsmusters, enthaltende Übergangszone zwischen zwei Chargen des Folienmaterials abzuschneiden und zu verwerfen. Alternativ veranlasst der eingehende Spleißbefehl die Verpackungsmaschine dazu, das Folienmaterial mit dem Spleißband zu verarbeiten und dieses zu markieren, wobei ein das Spleißband aufweisender Behälter insbesondere später aussortiert wird. Das Verarbeiten und Markieren umfasst beispielsweise, dass das Schneiden übersprungen wird und ein zwei Beispiele des Merkmalsmusters aufweisendes Stück des Folienmaterials zu einem Doppelbehälter geformt wird. Alternativ umfasst das Verarbeiten und Markieren eine zusätzliche Bedruckung auf dem aus dem Beispiel mit einem unerwünschten Merkmal, beispielsweise einem Spleißband, geformten Behälter. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine erforderliche Beaufsichtigung der Verpackungsmaschine durch eine Bedienperson vorteilhaft geringgehalten werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, insbesondere das oben genannte von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Bild, hinsichtlich einer Bedruckung des Folienmaterials ausgewertet wird. Das Folienmaterial kann eine äußere, vor einem Transfer des Folienmaterials zu der Verpackungsmaschine ausgeführte Vorbedruckung und/oder eine innere, durch die Druckstation der Verpackungsmaschine ausgeführte Bedruckung, z. B. ein Verpackungsdatum, aufweisen. Die Auswerteeinheit kann dazu vorgesehen sein, ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild hinsichtlich der äußeren Vorbedruckung und/oder der inneren Bedruckung auszuwerten. Die Auswerteeinheit prüft beispielsweise ein Farbschema, einen visuellen Inhalt, ein Design, eine Textorientierung, einen Textinhalt oder dergleichen der äußeren Vorbedruckung und/oder der inneren Bedruckung. Wenn sie eine Fehlbedruckung des Folienmaterials entdeckt, kann die Auswerteeinheit einen Mangelbefehl an das Steuersystem der Verpackungsmaschine senden und/oder eine Bedienperson der Verpackungsmaschine informieren. Vorzugsweise sendet die Auswerteeinheit den Mangelbefehl an die Verpackungsmaschine, wenn die Fehlbedruckung auf ein, insbesondere ein einziges, Beispiel des Merkmalsmusters beschränkt ist, um die Verpackungsmaschine dazu zu veranlassen, dieses Beispiel des Merkmalsmusters abzuschneiden und zu verwerfen oder dieses Beispiel zu verarbeiten und zu markieren, so dass es später aussortiert werden kann. Bevorzugt veranlasst die Auswerteeinheit die Verpackungsmaschine zum Anhalten und/oder informiert eine Bedienperson der Verpackungsmaschine mittels der Ausgangsschnittstelle über die Fehlbedruckung, wenn die Fehlbedruckung sich über mehrere Beispiele des Merkmalsmusters erstreckt. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Risiko unbemerkter Fehlbedruckungen des Folienmaterials vorteilhaft geringgehalten werden.
Dazuhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, insbesondere das oben genannte von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Bild, hinsichtlich eines Stanzlochs in dem Folienmaterial ausgewertet wird. Vorzugsweise wertet die Auswerteeinheit ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild hinsichtlich eines oder mehrerer Stanzlöcher in dem Folienmaterial aus, insbesondere hinsichtlich eines oder mehrerer durch die Verpackungsmaschine, insbesondere durch die Stanzstation der Verpackungsmaschine, erzeugter Stanzlöcher. Die Auswerteeinheit prüft beispielsweise, ob eine Menge an Stanzlöchern und/oder eine Positionierung des Stanzlochs korrekt ist und/oder ob das Stanzloch sauber von überflüssigem Ausschussmaterial befreit wurde. Entdeckt die Auswerteeinheit ein nicht korrektes oder ungenügend ausgeführtes Stanzloch in dem Folienmaterial, kann sie den Mangelbefehl an das Steuersystem der Verpackungsmaschine senden und/oder eine Bedienperson der Verpackungsmaschine informieren. Vorzugsweise sendet die Auswerteeinheit den Mangelbefehl an die Verpackungsmaschine, wenn der Schaden auf ein, insbesondere ein einziges, Beispiel des Merkmalsmusters beschränkt ist, um die Verpackungsmaschine zu veranlassen, dieses Beispiel des Merkmalsmusters abzuschneiden und zu verwerfen oder dieses Beispiel zu verarbeiten und zu markieren, so dass es später aussortiert werden kann. Bevorzugt veranlasst die Auswerteeinheit die Verpackungsmaschine zum Anhalten und/oder informiert eine Bedienperson der Verpackungsmaschine mittels der Ausgangsschnittstelle über die nicht korrekten und/oder ungenügend ausgeführten Stanzlöcher, wenn die Stanzlöcher in mehreren Beispielen des Merkmalsmusters nicht korrekt und/oder ungenügend ausgeführt sind. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Risiko falsch angeordneter Stanzlöcher vorteilhaft geringgehalten werden. Insbesondere ist durch eine Verwendung des Stanzlochs des jeweiligen aus dem Folienmaterial hergestellten Behälters ein vorteilhaft zuverlässiges Anbringen verschiedener Einheiten des zu verpackenden Produkts erreichbar.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, insbesondere das oben genannte von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Bild, hinsichtlich eines Etiketts des Folienmaterials ausgewertet wird.
Vorzugsweise wertet die Auswerteeinheit ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild in Bezug auf ein oder mehrere an dem Folienmaterial angebrachte Etiketten aus, insbesondere in Bezug auf ein oder mehrere durch die Verpackungsmaschine, insbesondere die Etikettierstation der Verpackungsmaschine, angebrachte Etiketten. Die Auswerteeinheit prüft beispielsweise, ob eine Anzahl und/oder eine Positionierung der Etiketten korrekt ist, ob das Etikett mit dem Modell des Folienmaterials übereinstimmt und/oder ob das Etikett glatt an dem Folienmaterial haftet oder ob es Falten oder einen hervorstehenden Bereich aufweist. Entdeckt die Auswerteeinheit ein fehlerhaftes Etikett des Folienmaterials, kann sie den Mangelbefehl an das Steuersystem der Verpackungsmaschine senden und/oder eine Bedienperson der Verpackungsmaschine informieren. Vorzugsweise sendet die Auswerteeinheit den Mangelbefehl an die Verpackungsmaschine, wenn das fehlerhafte Etikett auf ein, insbesondere ein einziges, Beispiel des Merkmalsmusters beschränkt ist, um die Verpackungsmaschine zu veranlassen, dieses Beispiel des Merkmalsmusters abzuschneiden und zu verwerfen oder dieses Beispiel zu verarbeiten und zu markieren, so dass es später aussortiert werden kann. Bevorzugt veranlasst die Auswerteeinheit die Verpackungsmaschine zum Anhalten und/oder sie informiert eine Bedienperson der Verpackungsmaschine mittels der Ausgabeschnittstelle über das fehlerhafte Etikett, wenn mehrere, insbesondere aufeinanderfolgende, Beispiele des Merkmalsmusters fehlerhafte Etiketten aufweisen. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Etikettierung des Folienmaterials vorteilhaft kurzfristig angepasst werden, insbesondere ohne dass die Sensoreinheit neu positioniert werden muss.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens mindestens ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild, insbesondere das oben genannte von der Bilderfassungseinheit aufgenommene Bild, hinsichtlich einer Beschädigung des Folienmaterials ausgewertet wird. Vorzugsweise wertet die Auswerteeinheit ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild in Bezug auf eine Beschädigung, insbesondere einen Riss, des Folienmaterials aus. Beispielsweise durchsucht die Auswerteeinheit ein von der Bilderfassungseinheit aufgenommenes Bild des Folienmaterials mittels Randerkennung, nach einer unbeabsichtigten Farbänderung, einer unregelmäßigen Helligkeit im Verlauf des Folienmaterials oder anderen abnormalen Merkmalen des Folienmaterials. Entdeckt die Auswerteeinheit eine Beschädigung des Folienmaterials kann sie den Mangelbefehl an das Steuersystem der Verpackungsmaschine senden und/oder eine Bedienperson der Verpackungsmaschine informieren. Vorzugsweise sendet die Auswerteeinheit den Mangelbefehl an die Verpackungsmaschine, wenn die Beschädigung auf ein, insbesondere ein einziges, Beispiel des Merkmalsmusters beschränkt ist, um die Verpackungsmaschine zu veranlassen, dieses Beispiel des Merkmalsmusters abzuschneiden und zu verwerfen oder das Beispiel zu verarbeiten und es zu markieren, so dass es später aussortiert werden kann. Bevorzugt veranlasst die Auswerteeinheit die Verpackungsmaschine zum Anhalten und/oder sie informiert eine Bedienperson der Verpackungsmaschine mittels der Ausgabeschnittstelle über die Beschädigung, wenn die Beschädigung sich über mehrere Beispiele des Merkmalsmusters erstreckt und/oder wenn die Beschädigung den Folienrand umfasst. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Ausschussrate der Verpackungsmaschine vorteilhaft geringgehalten werden. Insbesondere kann eine Beschädigung des Folienmaterials an einem vorteilhaft hohen Anteil des Folienmaterials, insbesondere an dem gesamten Folienmaterial, entdeckt werden.
Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung, die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung, die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl einzelner Elemente, Bauteile, Einheiten und Verfahrensschritte abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung,
2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 eine schematische Darstellung eines Folienmaterials mit mehreren verschiedenen beispielhaften, von einer Bilderfassungseinheit der Überwachungsvorrichtung zu erfassenden Merkmalen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Verpackungsmaschine 12, insbesondere eine Form-, Füll- und Siegelmaschine. Die Verpackungsmaschine 12 weist vorzugsweise eine oder mehrere Verarbeitungsstationen 78, 80 zu einer Verarbeitung eines Folienmaterials 16 auf. Insbesondere umfasst die Verpackungsmaschine 12 zu einer Verpackung eines zu verpackenden Produkts mit dem Folienmaterial 16 vorzugsweise mindestens eine Verpackungsverarbeitungsstation 78. Die Verpackungsverarbeitungsstation 78 ist insbesondere dazu vorgesehen, von dem Folienmaterial 16 ein Stück abzuschneiden, aus diesem Stück oder aus mehreren Stücken des Folienmaterials 16 einen Behälter zu formen, diesen Behälter mit einem zu verpackenden Produkt zu befüllen und den befüllten Behälter zu siegeln, wobei die Verpackungsmaschine 12 dazu vorgesehen sein kann, das Abschneiden des Stücks (der Stücke) von dem Folienmaterial 16 vor oder nach einem beliebigen der anderen Schritte auszuführen. Vorzugsweise umfasst die Verpackungsmaschine 12 mindestens eine Vor-Verarbeitungsstation 80 um das Folienmaterial 16, insbesondere vor einer Verarbeitung des Folienmaterials 16 mit der Verpackungsverarbeitungsstation 78, zu modifizieren. Insbesondere kann die Verpackungsmaschine 12 eine, einige oder alle der folgenden Vor-Verarbeitungsstationen 80 aufweisen: eine Spleißstation zu einem Verspleißen von zwei Chargen des Folienmaterials 16, eine Etikettierstation zu einem Etikettieren des Folienmaterials 16, eine Druckstation zu einem Bedrucken des Folienmaterials 16 und/oder eine Stanzstation zum Stanzen eines Stanzlochs in das Folienmaterial 16. Die Verpackungsmaschine 12 weist mindestens eine Führungseinheit 38 auf, um das Folienmaterial 16 entlang einer Transportrichtung 18, insbesondere von einer der Verarbeitungsstationen 78, 80 zu einer anderen zu transportieren.
Beispielsweise weist die Führungseinheit 38 Rollen auf, um das Folienmaterial 16 entlang der Transportrichtung 18 zu fördern, umzulenken und/oder zu spannen.
Die Verpackungsmaschine 12 weist eine Überwachungsvorrichtung 10 auf. Die Überwachungsvorrichtung 10 für die Verpackungsmaschine 12 weist mindestens eine Sensoreinheit 14 zum Überwachen des durch die Verpackungsmaschine 12 entlang der Transportrichtung 18 transportierten Folienmaterials 16 auf. Die Sensoreinheit 14 weist mindestens eine, insbesondere genau eine, Bilderfassungseinheit 20 auf. Die Bilderfassungseinheit 20 ist beispielsweise, wie hier gezeigt, eine Zeilenscan-Kamera. Die Bilderfassungseinheit 20 ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie das Folienmaterial 16 zwischen der/den Vor-Verarbeitungsstation/en 80 und der mindestens einen Verpackungsverarbeitungsstation 78 überwachen kann. Alternativ ist die Bilderfassungseinheit 20 so angeordnet, dass sie das Folienmaterial 16 zwischen zwei von den Vor-Verarbeitungsstationen 80 überwachen kann. Die Bilderfassungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, mindestens zwei verschiedene Merkmale 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35 des Folienmaterials 16 zu erfassen. In 1 weist das Folienmaterial 16 zum Beispiel eine Beschädigung 60 als unerwünschtes Merkmal 35 sowie einen Ort eines Folienrandes 48 als Merkmal 24 auf (vgl. 3 mit einer detaillierten Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung des Folienmaterials 16 sowie einigen der möglichen verschiedenen Merkmale 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 des Folienmaterials 16, welche von der Bilderfassungseinheit 20 erfassbar sind).
Eine Breite eines Messbereichs der Bilderfassungseinheit 20, insbesondere der Zeilenscan-Kamera der Sensoreinheit 14, ist zumindest im Wesentlichen so breit wie die Breite des Folienmaterials 16 und/oder wie eine maximale Transportbreite 36 der Führungseinheit 38 der Verpackungsmaschine 12 in einer Richtung quer zu der Transportrichtung 18. Hier fällt die Breite des Folienmaterials 16 mit der maximalen Transportbreite 36 zusammen. Je nach einer Einheitengröße des zu verpackenden Produkts kann die Breite des Folienmaterials 16 auch kleiner als die maximale Transportbreite 36 sein. Die maximale Transportbreite 36 ist insbesondere definiert durch eine maximale Länge einer Auflagefläche der Rollen senkrecht zur Transportrichtung 18, insbesondere abzüglich einer Sicherheitsmarge. Vorzugsweise erstreckt sich die Breite des Messbereichs der Bilderfassungseinheit 20 über die gesamte maximale Transportbreite 36, insbesondere die Breite des Folienmaterials 16. Optional ist die Breite des Messbereichs größer als die maximale Transportbreite 36, insbesondere um zusätzlich zu dem Folienmaterial 16 ein physisches Bezugselement zu erfassen, welches eine Position des Folienmaterials 16 relativ zur Führungseinheit 38, insbesondere zu einer Position des Ortes des Folienrandes 48 des Folienmaterials 16 relativ zur Führungseinheit 38, anzeigt.
Vorzugsweise weist die Überwachungsvorrichtung 10 eine Ausgabeschnittstelle 62, insbesondere ein Display, auf, um mindestens ein Bild 42 des Folienmaterials 16 darzustellen. Das Bild 42 des Folienmaterials 16 kann ein einziger von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommener Zeilenscan oder eine Zusammensetzung mehrerer von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommener Zeilenscans sein. Das Bild 42 des Folienmaterials 16 kann ein statischer Satz von Zeilenscans sein, der insbesondere ein Segment des Folienmaterials abbildet, welches im Begriff ist verarbeitet zu werden, um eine Einheit des zu verpackenden Produkts aufzunehmen, oder es kann ein Videostream der Bilderfassungseinheit 20 sein, der insbesondere nach jedem Zeilenscan aktualisiert wird. Bevorzugt ist die Bilderfassungseinheit 20 dazu vorgesehen, das Bild 42 des Folienmaterials 16 aufzunehmen, während das Folienmaterial 16 durch die Führungseinheit 38 transportiert wird, insbesondere während das Folienmaterial 16 relativ zu der Bilderfassungseinheit 20 und der Führungseinheit 38 in Bewegung ist. Die Überwachungsvorrichtung 10 weist mindestens eine Auswerteeinheit 40a auf, die dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Bild 42 der Bilderfassungseinheit 20 in Bezug auf mindestens zwei verschiedene Merkmale 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35 des Folienmaterials 16 auszuwerten. Vorzugsweise wertet die Auswerteeinheit 40 das gleiche Bild 42, insbesondere den gleichen Zeilenscan, der Bilderfassungseinheit 20 für mindestens zwei von den verschiedenen Merkmalen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35 des Folienmaterials 16 aus. Alternativ oder zusätzlich wertet die Auswerteeinheit 40 mindestens zwei verschiedene Bilder 42, insbesondere zwei verschiedene Bilder 42 des gleichen Segments des Folienmaterials 16, für mindestens zwei von den verschiedenen Merkmalen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35 des Folienmaterials 16 aus. Die Überwachungsvorrichtung 10 weist mindestens ein Geschwindigkeitssensorelement, insbesondere einen Encoder 44, auf, um eine Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials 16 durch den Messbereich der Sensoreinheit 14 zu messen. Beispielsweise ist der Encoder 44 an einer der Rollen der Führungseinheit 38 angeordnet, um eine Rotationsgeschwindigkeit der Rolle zu messen. Die Auswerteeinheit 40 ermittelt insbesondere eine Geschwindigkeit des von dieser Rolle abrollenden Folienmaterials 16 als Transportgeschwindigkeit.
2 zeigt ein Verfahren 45 zum Betrieb der Überwachungsvorrichtung 10. Das Verfahren 45 weist vorzugsweise einen Bildaufnahmeschritt 64 auf, in welchem die Bilderfassungseinheit 20 mindestens ein Bild 42, insbesondere mindestens einen Zeilenscan, von dem Folienmaterial 16 aufnimmt. Das Verfahren 45 weist vorzugsweise einen Transportgeschwindigkeitsmessschritt 66 auf, in welchem der Encoder 44 die Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials 16, insbesondere eine Fördergeschwindigkeit der Führungseinheit 38, misst. Das Verfahren 45 weist bevorzugt einen Auswertungsschritt 68 auf, in welchem die Auswerteeinheit 40 das Bild 42, insbesondere in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit, auswertet. Insbesondere ermittelt die Auswerteeinheit 40 einen Scanabstand in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit, wobei der Scanabstand ein räumlicher Abstand zwischen zwei Segmenten des Folienmaterials 16 ist, für welche die Auswerteeinheit 40 von der Bilderfassungseinheit 20 jeweils mindestens ein Bild, insbesondere einen jeweiligen Zeilenscan, erhalten hat. in dem Bildaufnahmeschritt 64 des Verfahrens 45 nimmt die Bilderfassungseinheit 20 Bilder 42 als kontinuierlichen Videostream auf. Vorzugsweise stellt die Auswerteeinheit 40 ein Aktualisierungsintervall der Bilderfassungseinheit 20 in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit ein, und zwar insbesondere so, dass die Bilderfassungseinheit 20 pro jeweilige 0,5 mm, bevorzugt pro jeweilige 0,1 mm, um die das Folienmaterial 16 entlang der Transportrichtung 18 weiterbewegt wird, mindestens ein Bild aufnimmt. Die Auswerteeinheit 20 kann mehrere Zeilenscans sammeln und das zusammengesetzte Bild 42 dieser Zeilenscans auswerten, oder sie wertet jeden Zeilenscan einzeln aus, insbesondere sobald der entsprechende Zeilenscan durch die Auswerteeinheit 40 empfangen wird. Vorzugsweise weist das Verfahren 45 mindestens einen Befehlsschritt 70 auf, in welchem die Auswerteeinheit 40 in Abhängigkeit von einer Auswertung des Bildes 42 des Folienmaterials 16 mindestens ein Befehlssignal an ein Steuersystem der Verpackungsmaschine 12 sendet. Alternativ oder zusätzlich sendet die Auswerteeinheit 40 in Abhängigkeit von der Auswertung des Bildes 42 des Folienmaterials 16 eine Warnung an eine Bedienperson der Verpackungsmaschine 12.
3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Folienmaterials 16 mit mehreren beabsichtigten Merkmalen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34. Die meisten der beabsichtigten Merkmale 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 sind insbesondere in einem sich entlang der Transportrichtung 18 wiederholenden Merkmalsmuster 76 angeordnet. Das Merkmalsmuster 76 entspricht vorzugsweise einem Segment des Folienmaterials 16, welches zum Verpacken einer Verpackungseinheit des zu verpackenden Produkts vorgesehen ist. Das Merkmalsmuster 76 weist beispielsweise einen Folienfleck 46 als Merkmal 22 auf. Das Merkmalsmuster 76 weist beispielsweise den Ort des Folienrands 48 als Merkmal 24 auf. Das Merkmalsmuster 76 weist beispielsweise einen Barcode 50 als Merkmal 26 auf. Das Merkmalsmuster 76 weist beispielsweise eine Bedruckung 54 als Merkmal 30 auf. Das Merkmalsmuster 76 weist beispielsweise ein Stanzloch 56, insbesondere mehrere Stanzlöcher, als Merkmal 32 auf. Das Merkmalsmuster 76 weist beispielsweise ein Etikett 58 als Merkmal 34 auf. Optional weist das Folienmaterial 16 eine Spleißbandposition 52 als Merkmal 28 auf, welches nicht Teil des Merkmalsmusters 76 ist, jedoch insbesondere einmal pro Charge des Folienmaterials 16 wiederkehrt. Das Merkmalsmuster 76 erstreckt sich insbesondere über die gesamte Breite des Folienmaterials 16 in einer Quererstreckung 72 senkrecht zur Transportrichtung 18.
In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich des Folienflecks 46 des Folienmaterials 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich des Orts des Folienrandes 48 des Folienmaterials 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich des Barcodes 50 des Folienmaterials 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich der Spleißbandposition 52 des Folienmaterials 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich der Bedruckung 54 des Folienmaterials 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich des Stanzlochs 56 in dem Folienmaterial 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich des Etiketts 58 des Folienmaterials 16 ausgewertet. In dem Auswertungsschritt 68 des Verfahrens 45 (vgl. 2) wird das mindestens eine von der Bilderfassungseinheit 20 aufgenommene Bild 42 durch die Auswerteeinheit 40 hinsichtlich der Beschädigung 60 des Folienmaterials 16 ausgewertet (vgl. 1).

Claims

Überwachungsvorrichtung für eine Verpackungsmaschine, insbesondere eine Form-, Füll- und Siegelmaschine, mit mindestens einer Sensoreinheit (14) zu einer Überwachung eines durch die Verpackungsmaschine entlang einer Transportrichtung (18) transportierten Folienmaterials (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (14) mindestens eine, insbesondere genau eine, Bilderfassungseinheit (20), insbesondere eine Zeilenscan- Kamera oder eine Flächenscan-Kamera, aufweist, welche dazu vorgesehen ist, mindestens zwei verschiedene Merkmale (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35) des Folienmaterials (16) zu erfassen.
Überwachungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite eines Messbereichs einer Bilderfassungseinheit (20) der Sensoreinheit (14), insbesondere einer Zeilenscan-Kamera oder einer Flächenscan-Kamera der Sensoreinheit (14), zumindest im Wesentlichen so breit ist wie eine Breite des Folienmaterials (16) und/oder wie eine maximale Transportbreite (36) einer Führungseinheit (38) der Verpackungsmaschine in einer Richtung quer zu der Transportrichtung (18).
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 o der 2, gekennzeichnet durch mindestens eine Auswerteeinheit (40), welche dazu vorgesehen ist, ein Bild (42) von der Bilderfassungseinheit (20) in Bezug auf mindestens zwei verschiedene Merkmale (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 35) des Folienmaterials (16) auszuwerten.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Geschwindigkeitssensorelement, um eine Transportgeschwindigkeit des Folienmaterials (16) durch einen Messbereich der Sensoreinheit (14) zu messen.
Verpackungsmaschine, insbesondere Form-, Füll- und Siegelmaschine, mit mindestens einer Führungseinheit (38) zum Transport des Folienmaterials (16) entlang der Transportrichtung (18) und mit einer Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betrieb einer Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit (20) in mindestens einem Verfahrensschritt Bilder (42) als fortlaufenden Videostream aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich eines Folienflecks (46) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich eines Orts eines Folienrandes (48) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich eines Barcodes (50) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich einer Spleißbandposition (52) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich einer Bedruckung (54) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich eines Stanzlochs (56) in dem Folienmaterial (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich eines Etiketts (58) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mindestens ein von der Bilderfassungseinheit (20) aufgenommenes Bild (42) hinsichtlich einer Beschädigung (60) des Folienmaterials (16) ausgewertet wird.