Produktinspektion und Inline-Qualitätssicherung

Die Inline-Produktinspektion besitzt im Rahmen von High-Speed-Herstellungs-/Verpackungsprozessen große Bedeutung. Einer der wichtigsten Parameter ist die möglichst hohe Geschwindigkeit. Für jede Einzelinspektion steht nur eine kurze Zeitspanne zur Verfügung, in der das Produkt präzise transportiert, positioniert und inspiziert werden muss. Die wichtigste Inspektionstechnik ist das Wiegen aufgrund gesetzlicher Vorschriften im Lebensmittelbereich und der Tatsache, dass das Gesamtgewicht eines Produkts (Inhalt und Verpackung) für eine Vollständigkeitskontrolle und der Erkennung von Unter-/Überfüllungen sowie für Füllstandregelungen herangezogen werden kann.

Danach kommen optische und Röntgeninspektionssysteme, gefolgt von Metalldetektoren. In Kombimaschinen sind Kontrollwaage und Röntgensystem miteinander verbunden und gewährleisten sowohl eine korrekte Fremdkörperdetektion als auch Gewichtsermittlung auf kleinster Stellfläche – ein Vorteil, falls vorhandene Linien erweitert werden sollen und nicht unbegrenzt viel Raum zur Verfügung steht. Ähnliche Kombinationsgeräte gibt es auch im Falle von Röntgenscannern im Verbund mit optischen Inspektionssystemen .

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E-Paper: Produktinspektion bei Käse

Zuverlässige Inspektion für alle Verpackungsarten.

Bei der Herstellung von Käseprodukten werden höchste Ansprüche an die lebensmittelverarbeitenden Prozesse gestellt. Die fehlerfreie Qualität des Produkts kann nur bei einer 100% Kontrolle des Einzelprodukts gewährleistet werden. Häufig hört man von Rückrufaktionen, welche das Image eines Unternehmens schädigen können und dazu noch teuer sind, weil beispielsweise Fremdkörper in den Produktionsprozess geraten sind. Mit Produktinspektionslösungen von WIPOTEC-OCS können Sie das vermeiden!

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E-paper: Produktinspektion in der Käseproduktion

Inline-Qualitätssicherung durch dynamische Kontroll- und Inspektionssysteme

Die Qualitätssicherung ist die Summe aller Maßnahmen, um konstante Produktqualität sicherzustellen. Wenn die Inline-Qualitätssicherung auf dynamischen Produktinspektionen basiert, häufig integriert in eine industrielle, automatisierte Massenfertigung, ist sie in der der Regel verbunden mit einer Fehlererkennung und Produktausleitung von als fehlerhaft erkannter Produkte. Die Inline-Qualitätssicherung ist dann häufig eine Echtzeitmessung an Prozessparametern, die auch Rückkopplungsmechanismen beinhaltet, um Fehler in nachfolgenden Prozessen zu vermeiden (zu Beispiel gewichtsgenaues Schneiden von Lochkäse oder Fleischportionen). Weitere Beispiele für Inline-Qualitätssicherung sind industrielle Prozesse im OEM-Maschinenbau – von Füllstandkontrolle bis hin zur Steuerung der Dicke von Brotscheiben.

Dynamische Kontroll- oder Inspektionssysteme leisten eine 100%-Kontrolle, wenn sie direkt in die Produktionslinien integriert werden können. Bei einer 100 %-Inline-Prüfung kann auch die Weiterbearbeitung von fehlerhaften Produkten aus vorherigen Fertigungsschritten verhindert werden. Ist der industrielle Herstellungsprozess zu schnell oder der Durchsatz zu hoch, können die Untersuchungen zumindest stichprobenhaft erfolgen (beispielsweise über Bypass-Lösungen) und auch so die Prüfvorschriften und Stichprobenmethodik gesetzlicher Richtlinien und Vorschriften erfüllen.

Inline-Qualitätssicherung durch dynamische Kontroll- und Inspektionssysteme

Die wichtigsten Qualitätsparameter in der Produktinspektion

Im Rahmen von High-Speed-Herstellungsprozessen kommt der maschinellen bzw. automatischen Produktinspektion große Bedeutung zu. Hierbei unterscheidet man zwischen der Inspektion des Produkts selbst und seiner Beschaffenheit, Vollzähligkeit und sein Gewicht. In der Regel ist die (Inline-) Produktinspektion Teil der Inline-Qualitätssicherung, die häufig am Ende hochdynamischer Produktions- oder Verpackungsprozesse angesiedelt ist. Die vom Unternehmen oder aufgrund gesetzlicher Bestimmungen festgelegten Qualitätsparameter werden hier in einer Qualitätsprüfung abschließend überprüft und das Produkt freigegeben oder zurückgezogen. Zumeist als Bestandteil eines Linienprozesses müssen nach einer Produktinspektion im Produktstrom verbleibende Produkte korrekt an Nachfolgeprozesse übergeben oder getrennt nach Fehlerursache aussortiert werden.

Qualitätsparameter in der Produktinspektion

In der Lebensmittelproduktion ist auch die Verpackung in der Regel Bestandteil einer finalen Inspektion, da erst zu diesem Zeitpunkt davon auszugehen ist, dass das Produkt in seiner Endverpackung nicht weiter beeinflusst werden kann und seinen Auslieferungszustand besitzt. An dieser Stelle werden Produktinspektionssysteme in den Produktionsprozess integriert, um die Qualitätsparameter wie Gesamtgewicht und Vollzähligkeit, Freiheit von Fremdkörpern sowie Form- und Lagekontrolle für die Qualitätssicherung zu liefern. Die Produktinspektion kann visuelle Sensoren, Röntgenscanner, Metallinspektionssysteme und Kontrollwaagen umfassen. Visuelle Sensoren können Codes und Klarschrift lesen und verifizieren.

 

Dynamisches Kontrollwiegen von Milchflaschen

Wägetechnik in Produktionssystemen

Da es kaum Produktions- oder Verpackungsprozesse gibt, an denen Wägetechnik in irgendeiner Weise nicht beteiligt wäre, kommt auch der Inline-Wägetechnik mit Hilfe von Wägezellen, wie sie gerade bei Anlagen mit sehr hohen Durchsätzen eingesetzt wird, große Bedeutung zu. Hier übernehmen in die Füllmaschinen integrierten Wägezellen die Aufgaben von Inline-Kontrollwaagen. Diese konstruktiv aufwendigere Lösung kann noch kompakter realisiert werden als die Kontrollwaagen-Lösung. Sie erlaubt einen höheren Durchsatz, möglich durch Skalierbarkeit und Ausrüstung der Maschinen mit bis zu 16 Wägezellen oder mehr, die parallel beschickt werden.

Mehr über Inline-Wägetechnik von WIPOTEC-OCS

EDK-Wägezellen von WIPOTEC liefern so präzise Ergebnisse, dass sie bereits bei wenigen Gramm Füllmenge eingesetzt werden können – ein häufiger Anwendungsfall im Pharmabereich. Beide Verfahren – der Einsatz von Kontrollwaagen oder die Inline-Verwiegung mit Hilfe von Wägezellen – ermöglichen eine 100% Produktkontrolle. Die Messung des jeweiligen Gewichts dient in beiden Fällen nicht nur der Ausscheidung der über- und untergewichtigen Produkte vor nachfolgenden Prozessen, sondern auch der Justierung der Abfüllmenge.

 

Kontrollwaagen für dynamische Inspektionsprozesse

Dynamische Kontrollwaagen überwachen in Inline-Prozessen bei der Herstellung/Produktion von Gütern diese nach Gewichtskriterien und sondern fehlgewichtige aus. Ebenso können sie eine Füllmengenoptimierung vorgeschalteter Dosier-, Abfüll-, oder Schneideanlagen ermöglichen. Dynamisch meint, dass der Bandtransport auch während der Wägeprozesse nicht angehalten wird.

Als Gewichtssensoren eingesetzt werden Wägezellen, die nach dem Prinzip der elektrodynamischen Kraftkompensation (EDK-Messprinzip) arbeiten. Ihre Vorteile im Vergleich zu Wägezellen mit Dehnungsmessstreifen:

  • Extrem kurze Einschwingzeit
  • EDK-Wägezellen liefern deutlich schneller sehr präzise Gewichtswerte
  • Einsatz mit hohen Transportgeschwindigkeiten
  • EDK-Wägezellen arbeiten absolut wartungs- und verschleißfrei

Zu den Kontrollwaagen von WIPOTEC-OCS 

Kontrollwaagen von WIPOTEC-OCS

Produkthandling

Das Produkthandling ist eine wichtige Kenngröße in Verbindung mit dynamischen Inspektionsprozessen. Auch die schnellste Kontrollwaage wird in ihrer Leistung begrenzt, wenn die Produkte nicht mehr sicher auf das Wägeband transportiert und wieder abgeführt werden können. Daher können Inspektionssysteme auf bestimmte Verpackungstypen oder Produkte ausgelegt werden, beispielsweise auf kopflastige Produkte (Flaschen oder andere Produkte mit kleiner Stellfläche, die ein ungünstiges Höhen-Breiten-Verhältnis aufweisen), bzw. auf Beutel, Dosen oder Kartons, die bei hohen Geschwindigkeiten untersucht werden sollen. 

Dynamische Waagen setzen des Weiteren voraus, dass sich jeweils nur ein Produkt auf dem Wägeband befindet. Daher müssen Produkte vereinzelt werden, was bedeutet, dass ein vorgegebener Produktabstand eingehalten wird. Hierzu werden Vereinzelungsbänder, Schneckenförderer und Sternräder eingesetzt. Zur vollständigen Linienintegration zählten auch die untereinander synchronisierten Motoren der Transportbänder von Produktions- oder Verpackungsmaschinen und Kontrollwaagen, abgestimmte Wartezyklen und synchronisierte Wiederanläufe.

 

Inspektionssysteme, die dynamisch das Gewicht erfassen können, sind häufig in der Produktion von Lebensmitteln im Einsatz, aber auch andere Industrien bedienen sich dieser Systeme. Diese Art der Gewichtserfassung beginnt im Milligrammbereich (Pharmazieumfeld) und endet erst bei Schwerlastwaagen mit mehreren Hundert Kilo Maximallast.

 

Lebensmittelinspektion

Einkaufskorb

Die Lebensmittelinspektion ist ein wichtiger Bestandteil der Lebensmittelsicherheit. Nach der Verordnung (EG) Nr. 852/2004 müssen Lebensmittelhersteller kritische Kontrollpunkte in ihrem Produktionsprozess bestimmen. Zu den in Frage kommenden Kontrollen gehört die Detektion von Fremdkörper (z.B. Eisen, Nicht-Eisen, Edelstahl, Glas, Keramik, Steine) und die Überprüfung der Verpackung. Mit Hilfe von Röntgen- oder Metallinspektionssystemen können dabei in Lebensmitteln Fremdkörper aller Art aufgespürt werden.

Die Gewichtskontrolle geschieht mit Hilfe dynamischer Wägetechnik (Kontrollwaagen). Hintergrund der Gewichtskontrollen ist häufig das Aufspüren fehlgewichtiger, endverpackter Produkte. Die Kontrollen dienen der Qualitätssicherung (Ausschleusung von untergewichtigen Packungen im Rahmen des Verbraucherschutzes), aber auch der Optimierung der Produktion hinsichtlich Effizienz (hier die Vermeidung von Verlusten aufgrund Überfüllung). Die gesetzlichen Vorschriften finden sich in Deutschland in der Fertigpackungsverordnung (FPVO) und EU-weit in der Richtlinie 76/211/EWG. Diese regelt, in welchem Maße die Masse oder das Volumen des Inhalts einer Packung vom Aufdruck auf der Packung abweichen darf.

 

Optische Produktinspektion

Optische Inspektionssysteme bieten die Möglichkeit, Barcodes oder Texte wie beispielsweise das Mindesthaltbarkeitsdatum zu lesen. Durch entsprechend angeordnete Kamerasysteme lassen sich Etiketten auch auf der Produktunterseite von Tiefziehpackungen untersuchen. Für Einsatzfälle, in denen Barcodes oder Texte auf der Deckfolie erkannt beziehungsweise gelesen werden sollen, werden optische Kamerasysteme eingesetzt, welche die Produkte von oben mit entsprechendem Auflicht inspizieren. Auch Etiketten auf der Unterseite lassen sich so erkennen.

Zur Inspektionslösung

Produkteinschlüsse in der Siegelung

Erkennbar sind auch Produkteinschlüsse in der Siegelung mit transparenten Folien, welche die Versiegelung beeinträchtigen oder unbrauchbar machen. Spezielle auf die Applikation zugeschnittene Bildverarbeitung erledigt sowohl Lesbarkeitschecks als auch die Positionskontrollen von Label und Etiketten. Neben der Fremdkörperkontrolle wird das äußere Erscheinungsbild der Produkte kontrolliert und eine fehlerhafte Etikettierung erkannt. Optische Inspektionssysteme werden manchmal auch mit Hochleistungs-Röntgenscannern kombiniert und als kompakte Einheit angeboten.

 

Metalldetektoren in der Produktinspektion

Metalldetektor

Metalldetektion bedeutet das Aufspüren von Eisen- und Nichteisenmetallen sowie Edelstahl in bereits verpackten Produkten. Diese Systeme für die Produktinspektion werden häufig auch Metallsuchsysteme genannt. Edelstahl ist die am schwierigsten zu detektierende metallische Substanz, da er in den meisten Fällen nicht magnetisch und ein schlechter elektrischer Leiter ist. Die Metalldetektion bei der Inspektion von Lebensmitteln kann inspektionstechnisch kombiniert werden mit einer zweiten Funktion, die hochpräzises Wiegen umfasst. Waage und Metalldetektor bilden dann eine platzsparende Einheit, die leicht in vorhandenen Linien integriert und über eine gemeinsame Bedienoberfläche bedient werden kann. Derartige Kombinationsgeräte schleusen kontaminierte und/oder fehlgewichtige Produkte getrennt nach Fehlerursache in Behälter aus.

Fremdkörperdetektion mit Hilfe von Metallsuchsystemen wird immer häufiger ergänzt (oder ersetzt) durch Röntgenspektionssysteme. Diese entdecken zuverlässig Fremdkörper wie Metalle und Edelstahl, können darüber hinaus aber auch Verunreinigungen mit Glas, Knochen oder Steinen erkennen. Was für den Nachweis von Edelstahl bei der Fremdkörpererkennung durch Metallsuchsysteme gilt, ist die Glas-in-Glas-Kombination aus Fremdkörper und Verpackungsmaterial, die Röntgeninspektionssysteme vor die größten Herausforderungen stellt.

Zu den WIPOTEC-OCS-Metalldetektoren

 

Röntgenscanner für die Inspektion von Lebensmitteln

Röntgeninspektionssysteme, auch Röntgenscanner genannt, lösen heute immer häufiger Metalldetektoren ab oder ergänzen sie. Sie sind technisch aufwendiger, dafür aber auch vielseitiger, was die Art der detektierbaren Materialien betrifft. Sie werden in der Produktinspektion immer dann eingesetzt, wenn es darum geht, das Produktinnere selbst zu inspizieren. In Lebensmitteln detektieren sie Fremdkörper auch in bereits verpackten Lebensmitteln - durch die Verpackung hindurch. Sie sind aber auch von großem Vorteil, wenn es darum geht, innerhalb einer homogenen Produktverteilung (beispielsweise Schüttgut/stückige Güter, zum Beispiel Reis oder Hähnchennuggets) Fremdkörper zu detektieren. Ihr Vorteil ist die hohe Erkennungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Empfindlichkeit.

Im Rahmen der Produktinspektion übernehmen diese Anlagen noch weitere Aufgaben; sie kontrollieren die Einhaltung von Füllhöhen, können Formen und Lage, Positionen und Abmessungen überwachen, Produkte zählen, die Verteilung von Bestandteilen in Nahrungsmitteln, die Dichtheit und Unversehrtheit von Verpackungen und Versiegelungen kontrollieren sowie das Prüfen auf Vorliegen beschädigter Produkte übernehmen. Durch die Auswahl geeigneter Aufnahmetechnik werden Röntgeninspektionssysteme auf die zu inspizierenden Produkte optimiert (zum Beispiel für flache Produkte oder Schüttgut bzw. aufrecht stehende Flaschen oder andere zylindrische Behältnisse).

Röntgenscanner können mit optischen Kontrollsystemen für die Produktinspektion von unten und/oder von oben kombiniert werden. Mit der Kombination zweier Inspektionstechniken steigt der Umfang an Inspektionsaufgaben, der geleistet werden kann: Angefangen von der Fremdkörpererkennung, über die Erkennung zerbrochener Produkte, die Kontrolle der Produktdimensionen selbst (Länge und Breite) einschließlich deren Höhe (aus dem Röntgenbild), der Länge der Umverpackung bis hin zur Unversehrtheit der Siegelung.

Zu Röntgenscannern und Kombisystemen

 

Röntgeninspektion von Lebensmitteln

Software für Produktinspektionssysteme

Um mit den Ergebnissen von Produktinspektionen das Qualitätsdatenmanagement zu unterstützen, vernetzt Management-Software (Inspektionsdatenmanagement) Inspektionssysteme verschiedener Klassen (Kontrollwaagen, Röntgenscanner, Metalldetektoren) und bietet damit Zugriff auf alle Inspektionsdaten innerhalb eines Unternehmens – standortübergreifend und in Echtzeit. Dieselbe Software sammelt und archiviert alle im Rahmen von Inspektionen anfallenden Daten und erzeugt daraus Berichte, Analysen und Statistiken.

Produktionsdaten aus der Vergangenheit können untereinander und mit aktuellen Istleistungen verglichen werden. Die Qualitätssicherung als Ganzes wird dadurch insgesamt unterstützt durch Aussagen über Produktionszahlen, Ausschuss, Maschinenauslastung und Produktqualität. Daten und Ereignisse können in Echtzeit getrackt und mit einem Alarmsystem verknüpft werden. Zeitraubende vor-Ort-Kontrollen an Produktionslinien entfallen. Zentrale Inspektionsdaten-Managementsysteme liefern damit Informationen für eine optimierte und effektive Produktion, indem Produktionsabweichungen erkannt und rechtzeitig gemeldet werden.

Software für Produktinspektionssysteme 

Software für Produktinspektionssysteme
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