Productinspectie en inline-kwaliteitsborging
Inline-productinspectie is van groot belang bij high-speed productie-/verpakkingsprocessen. Een van de belangrijkste parameters is een zo hoog mogelijke snelheid. Voor iedere afzonderlijke inspectie is maar een korte tijdspanne beschikbaar waarbinnen het product nauwkeurig moet worden getransporteerd, gepositioneerd en geïnspecteerd.
De belangrijkste inspectietechniek is het wegen op grond van wettelijke voorschriften in de levensmiddelensector. Tegelijkertijd kan het wegen van het totaalgewicht van een product (inhoud en verpakking) dienen voor een volledigheidscontrole, het detecteren van onder- en overvulling en het regelen van het vulpeil.
Daarna komen optische inspectiesystemen en röntgeninspectiesystemen, gevolgd door metaaldetectoren. In combimachines zijn controleweger en röntgensysteem met elkaar verbonden. Ze garanderen zowel een correcte detectie van vreemde voorwerpen als gewichtsbepaling bij een minimaal ruimtebeslag – dat is gunstig als aanwezige lijnen moeten worden uitgebreid en er geen onbeperkte ruimte beschikbaar is.
Vergelijkbare combinatieapparaten die controlewegers met optische inspectiesystemen combineren, zijn er ook.
Inline-kwaliteitsborging door dynamische controle- en inspectiesystemen
De kwaliteitsborging is de optelsom van alle maatregelen die worden genomen om een constante productkwaliteit te waarborgen. Als de inline-kwaliteitsborging op dynamische productinspecties is gebaseerd, veelal geïntegreerd in industriële, geautomatiseerde processen voor massaproductie, dan maken gewoonlijk foutherkenning en de afvoer van defecte producten deel hiervan uit. De inline-kwaliteitsborging is dan vaak een realtime-meting aan de hand van procesparameters en bevat ook feedbackmechanismen om fouten in daaropvolgende processen te voorkomen (bijvoorbeeld snijden van gatenkaas of vleesporties op basis van het precieze gewicht). Verdere voorbeelden van inline-kwaliteitsborging zijn industriële regelprocessen in de OEM-machinebouw: van vulpeilregelingen voor frisdrank tot en met de regeling van de dikte van sneeën brood.
Dynamische controle- of inspectiesystemen zorgen voor een 100%-controle als ze direct in de productielijnen kunnen worden geïntegreerd. Bij een 100%-inline-controle kan ook de verdere bewerking van defecte producten uit voorgaande productiestappen worden voorkomen. Als het industriële productieproces te snel verloopt of de capaciteit te hoog is, kunnen de controles op zijn minst steekproefsgewijs worden uitgevoerd (bijvoorbeeld via bypassoplossingen) en kan ook op die manier aan controlevoorschriften en aan steekproefmethodes zoals vastgelegd in wettelijke richtlijnen en voorschriften worden voldaan.
In de levensmiddelenproductie wordt doorgaans ook de verpakking aan een laatste inspectie onderworpen, omdat pas op dit moment ervan kan worden uitgegaan dat het product in zijn eindverpakking niet meer kan worden beïnvloed en zich in de leveringstoestand bevindt. Op deze plaats worden productinspectiesystemen in het productieproces geïntegreerd om de kwaliteitsparameters zoals totaalgewicht en voltalligheid, ontbreken van vreemde voorwerpen, evenals vorm- en positiecontrole voor de kwaliteitsborging te leveren. De productinspectie kan gebruikmaken van optische sensoren zoals sensoren die het product scannen of magnetische velden kunnen opsporen (röntgenscanners resp. metaalinspectiesystemen) en sensoren die het productgewicht berekenen (controlewegers). Optische sensoren kunnen codes en niet-gecodeerde teksten lezen en verifiëren.
Weegtechniek in productiesystemen
Omdat er nauwelijks productie- of verpakkingsprocessen bestaan waarbij weegtechniek niet op een of andere manier betrokken is, is ook de inline-weegtechniek met behulp van weegcellen zoals die juist bij installaties met zeer hoge capaciteiten wordt ingezet, belangrijk. Hier voeren in de vulmachines geïntegreerde weegcellen de taken van inline-controlewegers uit. Deze qua constructie ingewikkeldere oplossing kan nog compacter worden gerealiseerd dan de oplossing met controlewegers. Deze maakt een hogere capaciteit mogelijk door de schaalbaarheid van de oplossing en door de mogelijkheid om machines met wel 16 weegcellen of meer uit te rusten die parallel worden gevuld.
EMFR-weegcellen van Wipotec leveren zulke nauwkeurige resultaten dat ze al bij vulhoeveelheden van een paar gram kunnen worden ingezet – een veelvoorkomende toepassing in de farmaceutische sector. Met beide methodes, inline-weging met behulp van controlewegers of met behulp van weegcellen, is een 100%-productcontrole mogelijk.
De meting van het betreffende gewicht dient in beide gevallen niet alleen voor het uitsorteren van producten die een te hoog of een te laag gewicht hebben voordat ze naar volgende processen worden overgedragen, maar ook voor het instellen van de afvulhoeveelheid.
Controlewegers voor dynamische inspectieprocessen
Dynamische controlewegers bewaken bij inline-productieprocessen de goederen aan de hand van gewichtscriteria en sorteren goederen die niet het juiste gewicht hebben uit.
Ook kunnen ze bijdragen aan het optimaliseren van de vulhoeveelheid voor voorgeschakelde doseer-, afvul- of snij-installaties. Dynamisch betekent dat het bandtransport ook tijdens de weegprocessen niet wordt gestopt.
Als gewichtssensoren worden weegcellen ingezet die volgens het principe van elektrodynamische krachtcompensatie (EMFR-meetprincipe) werken. De voordelen zijn:
- Extreem snelle stabilisatie tijd
- EMFR loadcellen leveren zeer nauwkeurige gewichtswaarden en zijn significant sneller
- Volledig onderhouds- en slijtagevrije werking
Productafhandeling
De productafhandeling is een belangrijke parameter in verband met dynamische inspectieprocesssen. Ook de capaciteit van de snelste controleweger is beperkt als de producten niet meer veilig op de weegband kunnen worden getransporteerd en weer moeten worden afgevoerd. Om die reden kunnen inspectiesystemen voor bepaalde soorten verpakkingen of producten worden ontworpen, bijv. voor topzware producten (flessen of andere producten met een klein grondoppervlak welke over een ongunstige hoogte-breedteverhouding beschikken) of voor zakken, blikken of dozen die bij hoge snelheden moeten worden onderzocht.
Dynamische controlewegers vereisen verder dat zich telkens maar één product op de weegband bevindt. Daartoe moeten producten worden gesepareerd, wat betekent dat een ingestelde productafstand wordt aangehouden. Hiertoe wordt gebruikgemaakt van scheidingsbanden, schroeftransporteurs en sterwielen. Voor een volledige lijnintegratie zijn ook onderling gesynchroniseerde motoren van de transportbanden van productie- of verpakkingsmachines en controlewegers, op elkaar afgestemde wachtcycli en gesynchroniseerde herstarten van belang.
Inspectie van levensmiddelen
De inspectie van levensmiddelen is een belangrijk onderdeel voor het waarborgen van de veiligheid van levensmiddelen. Verordening (EG) nr. 852/2004 verplicht voedselproducenten om kritieke controlepunten in hun productieproces te identificeren. In aanmerking komende controles omvatten detectie van vreemde voorwerpen (bijvoorbeeld ijzer, non-ferrometalen, roestvrij staal, glas, keramiek, stenen) en inspectie van de verpakking. Met behulp van röntgen- of metaalinspectiesystemen kunnen hierbij allerlei vreemde voorwerpen in levensmiddelen worden opgespoord.
Het gewicht wordt met behulp van dynamische weegtechniek gecontroleerd (controlewegers). Doel van de gewichtscontroles is vaak het opsporen van producten in de eindverpakking die niet het juiste gewicht hebben. De controles dienen voor de kwaliteitsborging (afvoeren van verpakkingen die een te laag gewicht hebben in het kader van bescherming van de consumenten), maar ook voor het optimaliseren van de productie-efficiëntie (door verliezen vanwege overvulling te voorkomen).
In Duitsland zijn de wettelijke voorschriften neergelegd in de Duitse voorverpakkingsverordening (FPVO) en in de richtlijn 76/211/EEG die voor heel de EU geldt. Deze richtlijn regelt in welke mate de massa of het volume van de inhoud van een verpakking van het opschrift op de verpakking mag afwijken.
Optische productinspectie
Optische inspectiesystemen bieden de mogelijkheid om barcodes of teksten zoals de houdbaarheidsdatum te lezen. Door passend geplaatste camerasystemen kunnen ook etiketten die zich aan de onderkant van thermogevormde verpakkingen bevinden, worden onderzocht.
Voor toepassingen waarbij barcodes of teksten op de afdekfolie moeten worden herkend resp. gelezen, wordt gebruikgemaakt van optische camerasystemen die de producten van bovenaf met adequaat opvallend licht inspecteren. Ook restanten van de afdekfolie bij thermogevormde verpakkingen kunnen op die manier worden herkend. Dat geldt ook voor de positie en verdraaiing van etiketten aan de onderkant.
Metaaldetectoren ten behoeve van de productinspectie
Metaaldetectie betekent het opsporen van ferro- en non-ferrometalen en van roestvrij staal in al verpakte producten. Deze systemen voor de productinspectie worden vaak ook metaalzoeksystemen genoemd. Roestvrij staal is de metalen substantie die het moeilijkst te detecteren is, omdat het in de meeste gevallen niet magnetisch en een slechte elektrische geleider is. De metaaldetectie bij de inspectie van levensmiddelen kan qua inspectietechniek worden gecombineerd met een tweede functie die zeer nauwkeurig wegen omvat. Weger en metaaldetector vormen dan een ruimtebesparende eenheid die gemakkelijk in aanwezige lijnen kan worden geïntegreerd en via een gezamenlijke gebruikersinterface kan worden bediend. Dergelijke combinatieapparaten voeren verontreinigde producten en/of producten die niet het juiste gewicht hebben gescheiden naar oorzaak van de fout naar reservoirs af.
Detectie van vreemde voorwerpen met behulp van metaalzoeksystemen wordt steeds vaker aangevuld (of vervangen) door röntgeninspectiesystemen. Deze sporen vreemde voorwerpen zoals metalen en roestvrij staal betrouwbaar op, maar kunnen daarnaast verontreinigingen met glas, bot of stenen herkennen. Vormt bij de detectie van vreemde voorwerpen de opsporing van roestvrij staal voor metaalzoeksystemen de grootste uitdaging, bij de röntgeninspectiesystemen is dat de opsporing van glas-in-glascombinaties van vreemde voorwerpen en verpakkingsmateriaal.
Software voor productinspectiesystemen
Om het kwaliteitsgegevensbeheer met de resultaten van productinspecties te ondersteunen, neemt beheersoftware (inspectiegegevensbeheer) inspectiesystemen van verschillende klassen (controlewegers, röntgenscanners, metaaldetectoren) in een netwerk op en biedt daarmee toegang tot alle inspectiegegevens binnen een bedrijf – voor meerdere vestigingen en in real time. Dezelfde software verzamelt en archiveert alle gegevens die in het kader van inspecties ontstaan en stelt op basis hiervan rapporten, analyses en statistieken op.
Productiegegevens uit het verleden kunnen met elkaar en met actuele werkelijke prestaties worden vergeleken. De kwaliteitsborging als geheel wordt uiteindelijk bevorderd door uitspraken over productiecijfers, afval, machinebelasting en productkwaliteit. Gegevens en gebeurtenissen kunnen in real time worden vastgelegd en eventueel kan op basis hiervan een gekoppeld alarmsysteem worden geactiveerd. Tijdrovende controles ter plekke bij productielijnen komen te vervallen. Centrale systemen voor het beheer van de inspectiegegevens leveren zodoende informatie voor een geoptimaliseerde en effectieve productie, doordat afwijkingen in de productie worden herkend en tijdig gemeld.
