07 Novembre 2018  |  Conditionnement
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2018

Un système de caméra pour un contrôle qualité à grande vitesse

Les experts en empaqueteuses de SN Maschinenbau ont repensé le concept d’une installation d’ensachage utilisée par des grands noms de l’industrie agroalimentaire et ont abouti à une solution novatrice. Ils ont misé pour cela sur les caméras intelligentes de Leuze electronic pour vérifier les codes et les dates limites d’utilisation.

Qu’il s’agisse de remplissage et d’emballage de sauces, de snacks ou de plats cuisinés, la technique d’emballage et l’industrie agroalimentaire doivent assurer un débit élevé et gérer des changements de format rapides, tout en respectant les normes les plus strictes de qualité et d’hygiène. On attend donc des capteurs utilisés, qu’ils répondent à des exigences élevées aussi bien en termes de performance que de flexibilité et d’hygiène.
 
La nouvelle machine de formage, de remplissage et de fermeture FMH 80 de SN Maschinenbau.
 
 
Un seul système pour différentes tâches
Lors du développement de la nouvelle machine de formage, de remplissage et de fermeture FMH 80, les ingénieurs du fabricant de machines de conditionnement SN Maschinenbau ont imaginé une solution complète utilisant un seul système de caméra pour différentes tâches. Ils ont remis en question les processus et les principes existants et ont cherché de nouvelles solutions créatives et flexibles.
L’objectif était double: réduire les coûts du suivi de la date limite d’utilisation optimale (DLUO) et reconnaître les codes de référence. Dans ce dernier cas, le système devait même être capable de commuter automatiquement lors du changement de produit. Une troisième application de la caméra consiste à mesurer la position de la marque d’impression sur l’emballage et à envoyer une grandeur de réglage (en mm) à un servo-entraînement pour ajuster les stations de scellage des joints d’étanchéité verticaux dans le processus. Les variations de pression sur l’emballage sont ainsi automatiquement compensées.
Le résultat est plus que satisfaisant: «Cela a débouché sur une conception innovante qui servira de base à une nouvelle génération d’ensacheuses», déclare Thomas Berger, directeur du développement électrique chez SN Maschinenbau. Ce nouveau concept de machine signifie une construction mécanique ouverte et hygiénique avec des tailles de composants réduites, sans parties cachées, ce qui simplifie le nettoyage. Par ailleurs, les exigences croissantes des clients en matière d’hygiène et de limitation des allergènes ont pu être satisfaites. Chaque élément, du concept de sécurité à la visualisation, a été soumis à un examen et entièrement repensé.
 
Visualisation et vérification des codes de référence
«La première tâche était la vérification des codes de référence», explique Michael Fahr, spécialiste des ventes chez Leuze electronic. Les produits et les recettes programmés dans la machine sont directement modifiés via la commande, sans aucune intervention manuelle du personnel. «Il fallait, en outre, que le contrôle de qualité vérifie à chaque fois que le contenu soit bien versé dans l’emballage prévu à cet effet», ajoute Michael Fahr. Cela nécessitait une optique de visualisation capable de lire les codes de référence et de vérifier qu’ils correspondent. Sinon, un client pourrait ouvrir un paquet de ce qu’il croit être sa bolognaise préférée et se retrouver avec une sauce carbonara, ce qui serait non seulement ennuyeux, mais pourrait même être dangereux du fait des quantités croissantes de réactions allergiques graves.
 
Vérification du code de référence par la caméra logée dans un boîtier IP67.
 
 
Une caméra intelligente associée à un détecteur de contraste
Le système de visualisation nouvellement introduit est une technologie basée sur la caméra intelligente LSIS 462i. Utilisée conjointement avec le détecteur de contraste KRTM20, elle permet d’enregistrer différentes valeurs de contraste des marques d’impression sur l’emballage, accessibles directement depuis la commande.
Par le passé, on pouvait détecter soit des codes de référence représentés sous forme d’un code-barres, soit des codes 2D. «Afin d’être armé pour répondre aux besoins futurs de nos clients, il est important d’avoir une solution capable de lire indifféremment les codes-barres, les codes DataMatrix et les codes QR», déclare Thomas Berger. Michael Fahr avait également trouvé la solution à ce problème grâce à la caméra intelligente LSIS 462i, puisqu’il s’agit là d’un lecteur haute vitesse multicode capable de détecter différents types de codes de référence.
La vérification a lieu pendant que l’emballage se déplace à une vitesse pouvant aller jusqu’à 4 m/s. En raison des normes strictes d’hygiène en vigueur dans l’industrie agro-alimentaire, la caméra a été intégrée dans la nouvelle ensacheuse à l’intérieur d’un boîtier de protection supplémentaire en inox, d’indice de protection IP élevé, ce qui ne compromet en rien sa capacité de détection.
 
Vérification des dates limite d’utilisation optimale
Vérifier la lisibilité des inscriptions des dates limites d’utilisation optimale (DLUO) a été un autre défi à relever pour cette application. Si, par le passé, les codes de DLUO avaient une mauvaise qualité d’impression, que les données étaient rendues illisibles à la suite d’un marquage défectueux lors du conditionnement ou que l’impression manquait complètement, les sachets utilisés dans cette application à haute vitesse ne pouvaient être détectés qu’avec des systèmes coûteux. En revanche, cette nouvelle technologie de caméra intelligente évalue les inscriptions de DLUO sur chaque sachet à l’aide de plusieurs critères de qualité, aussi bien à l’arrêt qu’en mouvement, jusqu’à une vitesse de 4 m/s.
Une deuxième caméra détecte de la même manière la qualité de chaque code et effectue une comparaison avec le code de référence, afin de garantir que l’emballage contienne réellement ce qu’il annonce. «L’éclairage homogène intégré à la caméra contribue grandement à rendre les DLUO lisibles», ajoute Michael Fahr.
Grâce aux fortes LED RVB intégrées, la caméra est très peu sensible à la lumière environnante et peut être adaptée à tous les types d’emballages imaginables. Sa focale peut également être adaptée automatiquement en mode motorisé. Cela ne nécessite aucune intervention mécanique, pas même l’ouverture de la caméra par un membre du personnel. Les modifications apportées aux caractéristiques de l’emballage peuvent être mémorisées dans les recettes et l’utilisateur peut y accéder avec la recette de la machine.
 
Mesure de la marque d’impression dans la nouvelle machine FMH 80, avec visualisation sur une tablette industrielle.
 
 
Une solution complète
La caméra intelligente stationnaire LSIS 462i utilisée dans cette application lit les codes-barres 1D et 2D, qu’ils soient imprimés ou marqués directement. La technologie de mesure au cœur de la caméra peut intégrer les résultats de mesure dans le processus ou fournir une assistance de réglage pour les changements de format, pour trouver rapidement la position de la marque d’impression. Les directions des réglages nécessaires sont indiquées à l’utilisateur.
Un seul modèle de caméra permet ainsi de remplir trois tâches différentes. Par rapport à la lecture OCR, cela représente une solution économique pour les applications à grande vitesse. Grâce à sa fonction de mémorisation, le capteur de contraste KRTM20 peut enregistrer simultanément jusqu’à 128 valeurs de contraste. Cela permet des changements de produit rapides, et donc un débit plus élevé, y compris dans le domaine du contrôle de marque d’impression.
Grâce à ses LED intégrées, homogènes et insensibles à la lumière environnante, la caméra peut être adaptée avec souplesse aux concepts d’emballage les plus divers. Elle peut être facilement intégrée au moyen d’une fixation mécanique reproductible conçue par SN Maschinenbau. La spécification du code de référence et les changements de programme sont fournis directement par la commande, une intervention manuelle n’est pas nécessaire.
La mise au point se règle sans intervention mécanique et sans qu’il soit nécessaire d’ouvrir la caméra. Ce réglage aussi se fait automatiquement. Un écran intégré permet le diagnostic pour la mise en service et l’alignement en fonctionnement, directement sur l’appareil. Le logiciel est inclus dans la caméra intelligente. La configuration s’effectue directement via webConfig, aucun logiciel de configuration séparé n’étant nécessaire. Cet outil logiciel basé sur le Web et indépendant du système d’exploitation simplifie la mise en service.
 
 
À propos de SN Maschinenbau
Située à Wipperfürth, en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, l’entreprise SN Maschinenbau GmbH est un fabricant de machines de formage, de remplissage et de fermeture, ainsi que de machines rotatives de remplissage et de scellage. Plus de cinq décennies d’expérience, d’esprit d’entreprise et d’innovation en ont fait un leader mondial de la fabrication et de la transformation des sachets à bords scellés et des sachets à contours. L’entreprise emballe les produits les plus divers, aux consistances les plus variées, en provenance des secteurs pharmaceutique, cosmétique, agroalimentaire et de l’alimentation pour animaux. Elle compte parmi ses clients de nombreux leaders de ces branches, comme Unilever, Dr. Oetker, Kraft, Erasco, Nestlé ou encore Dehner.
 
 
À propos de Leuze electronic
Située à Owen, dans le Bade-Wurtemberg, Leuze electronic GmbH + Co. KG est, avec plus de 50 ans d’expérience, un expert des solutions de détection pour l’automatisation industrielle. Ses points forts se situent dans l’intralogistique et l’industrie de l’emballage, les machines-outils et l’industrie automobile, ainsi que dans l’automatisation de laboratoire. La gamme comprend des capteurs de mesure et de commutation, des systèmes d’identification, des solutions pour le traitement de l’image et la transmission des données, ainsi que des composants et des systèmes pour la sécurité au travail. Spécialisée dans la détection optique, la société a été fondée en 1963. Elle dispose d’un réseau international de distribution, de prestations et de service après-vente.
 
 
SN Maschinenbau GmbH
D-51688 Wipperfürth
Tél. +49 2267 6990
 
Leuze electronic GmbH + Co. KG
D-73277 Owen
Tél. +49 7021 5730
www.leuze.de


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