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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität des am 15 Februar 2017 eingereichten
italienischen Gebrauchsmusters Nr. 202017000017032 , dessen Inhalt durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem eines bedruckten Trägermaterials mit kontinuierlichem Vorschub, insbesondere zur Bestimmung der Länge von Etiketten, und auf eine Etikettiermaschine, die das oben genannte Überwachungssystem umfasst.
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Es gibt zahlreiche industrielle Verfahren, die die Ausführung von Bearbeitungen ausgehend von einem Träger aus einem vorgedruckten Material in zyklischer Form vorsehen, im Allgemeinen in Form von Bändern oder Streifen, der einem kontinuierlichen Vorschub unterliegt, der normalerweise unter Einsatz von zum Beispiel mit einem Elektromotor entsprechend angetriebenen Walzen erfolgt. Dieses Trägermaterial kann aus Folgendem bestehen: aus einer Verpackungsfolie zum Herstellen von Tüten oder Einschlagmaterial; einem Papierband bzw. einem kontinuierlichen Streifen von Etiketten, die auf gewünschte Produkte appliziert werden sollen.
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Insbesondere sind Etikettiermaschinen mit Walzenvorschub (so genannte „Roll feed“-Maschinen) bekannt, die die Bewegung mittels eines (auch Drehtisch oder Karussell genannten) Förderbands für Behälter, an denen entsprechend Etiketten appliziert werden sollen, vorsehen, so dass die Behälter mit einer Etikettiereinheit in Kontakt kommen. Diese Etikettiereinheit definiert eine motorisierte Strecke mittels entsprechender von Elektromotoren angetriebenen Walzen für einen Etikettenstreifen, ausgehend von einer Rolle zum Förderband und zu den in Bewegung befindlichen Behältern. Der Etikettenstreifen wird zuerst mittels einer entsprechenden Schneidvorrichtung zugeschnitten und die so zugeschnittenen einzelnen Etiketten werden durch Aufkleben mit Hilfe der Vakuumtrommeltechnik (vacuum drum) auf die Behälter appliziert.
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Es ist offensichtlich, dass die auf dem Trägermaterial bei kontinuierlichem Vorschub auszuführenden Vorgänge erfordern, die Position des Trägermaterials im Verhältnis zu den Mechanismen ausreichend genau zu kennen, die, entsprechend gesteuert, diese Vorgänge ausführen sollen, wie: den Zuschnitt des Trägermaterials in einem bestimmten Takt (zur Definition einzelner Etiketten oder im Allgemeinen von einzelnen Elementen mit der gewünschten Länge, die im Anschluss weiteren Bearbeitungen zu unterziehen sind); den Aufdruck von Daten (zum Beispiel eines Verfallsdatums) auf bestimmte Abschnitte des Trägermaterials; oder das Verbinden (der sogenannte „Splicing“-Vorgang) von Endabschnitten des Trägermaterials beim Zuendegehen des Trägermaterials auf der Abwickelspule.
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Zu diesem Zweck kann eine perfekte Synchronisierung, die zum Beispiel während der Kalibrierung und Einstellung der Maschine erzielt wird, zwischen den Mechanismen zur Bewegung des Trägermaterials und den Mechanismen zur Bearbeitung des Trägermaterials nicht ausreichen, da während der Vorgänge unvermeidliche Betriebsunregelmäßigkeiten auftreten können. Zum Beispiel kann das Trägermaterial unregelmäßig bedruckt sein oder Verlängerungen oder Verkürzungen durch die von den Antriebswalzen ausgeübten Zugkräfte unterliegen, so dass es zum Auftreten von Fehlern bei den oben genannten Schneid-, Druck- oder Verbindungsvorgängen kommt.
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Aus diesem Grund wurde der Einsatz von Systemen zur Überwachung der bedruckten Trägermaterialien mit kontinuierlichem Vorschubvorgesehen, die in der Lage sind, die Länge der jeweiligen einzelnen Elemente (Etiketten) während der Bearbeitungsvorgänge zu bestimmen und es so zu gestatten, eventuelle Unregelmäßigkeiten zu korrigieren.
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Diese Systeme sehen im Allgemeinen den Einsatz von entsprechenden Zeichen oder Markierungen (marks) vor, die auf den gewünschten Bereichen des Trägermaterials positioniert sind, wie zum Beispiel dem Ende eines einzelnen Elements und dem Anfang eines nachfolgenden einzelnen Elements. Diese Systeme sehen den Einsatz entsprechender optoelektronischer Sensoren vor, die in der Lage sind, die oben genannten Zeichen zu identifizieren und entsprechende Signale an eine Steuereinheit der Etikettiermaschine zu senden, um die Schneidvorgänge auf korrekte Weise auszuführen (oder andere Arten von Vorgängen auf jedem einzelnen Element).
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Die bekannten Systeme weisen jedoch einige Nachteile auf.
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Erstens kann der Aufdruck auf dem sich bewegenden Trägermaterial eventuell mit den Markierungen verwechselt werden, die von den optoelektronischen Sensoren abgelesen werden müssen, was fehlerhafte Ablesungen durch diese Sensoren und damit Fehler bei der Bestimmung der Länge der entsprechenden einzelnen Elemente verursachen kann.
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Außerdem müssen die oben genannten Markierungen aus ästhetischen Gründen vorzugsweise verborgen sein, sobald das Endprodukt hergestellt wurde. Zum Beispiel muss der Abschnitt des zugeschnittenen Etiketts (oder anderen einzelnen Elements, das ausgehend von dem sich bewegenden Trägermaterial definiert wird), auf dem sich die Markierung befindet, durch Überlappung mit dem gegenüberliegenden Ende des Etiketts überdeckt werden (sollte das Etikett um einen entsprechenden Behälter herum appliziert werden), so dass er nach dem Anbringen auf dem Behälter nicht mehr sichtbar ist. Folglich muss das Etikett länger sein als es tatsächlich erforderlich wäre, was einen höheren Materialverbrauch und höhere Herstellungskosten verursacht. Im Fall der Verwendung von durchsichtigen oder teilweise durchsichtigen Etiketten erweist es sich dagegen als nicht möglich, die Markierung zu überdecken, die daher auf dem Endprodukt zu sehen bleibt.
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Um die zuvor genannten Probleme zumindest teilweise zu lösen, wurde im Patent
EP 2 459 455 B1 im Namen desselben Antragstellers die Verwendung eines Überwachungssystems vorgeschlagen, das durch die Abwesenheit von auf das sich bewegende Trägermaterial applizierten Markierungen oder Kennzeichen gekennzeichnet ist, insbesondere für das Anbringen von Etiketten auf Behältern in Etikettiermaschinen.
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Dieses System sieht im Allgemeinen vor, Bilder der auf das in Bewegung befindliche Trägermaterial gedruckten Etiketten zu erfassen und zu bearbeiten, um im Inneren der Etiketten einen oder mehrere Bezugsbereiche zu identifizieren, die Teil desselben Aufdrucks sind, der die Grafik der Etiketten definiert, und diese Bezugsbereiche als „virtuelle Markierung“ zur Identifizierung der Länge der Etiketten zu verwenden.
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Insbesondere sieht das System während einer anfänglichen Phase der Kalibrierung, die eine einleitende Phase jedes Arbeitsschritts der Etikettierung darstellt, die Erfassung von Seiten eines Bilderfassungssensors des Bildes eines Etiketts und die Identifizierung eines als Bezug zu verwendenden Bereichs im Inneren des erfassten Bildes vor. Dieser Bereich kann günstigerweise als der ein Signal-/Rausch-Verhältnis („SNR - Signal to Noise Ratio“) bzw. ein Kontrastmaß maximierende Bereich identifiziert werden, die ausgehend von den Pixelwerten des von dem Sensor erfassten Bildes gemessen werden.
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Im Einzelnen überquert das Etikett während der Kalibrierungsphase das Innere des von dem optischen Sensor eingefangenen Bereichs und auf dem Anfang dieses Etiketts wird der Kalibrierungsvorgang mittels eines entsprechenden Startsignals aktiviert. Außerdem wird auf dem Ende desselben Etiketts der Kalibrierungsvorgang durch ein entsprechendes Stoppsignal gestoppt.
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Am Ende der Kalibrierungsphase werden die erfassten Signale verarbeitet, um im Inneren des Testetiketts den Bezugsbereich als den Bereich zu identifizieren, der der Gesamtheit der räumlichen Koordinaten entspricht, mit denen die Höchstwerte des Signal-/Rausch-Verhältnisses oder des Kontrastmaßes assoziiert sind. Insbesondere werden die räumlichen Koordinaten des Anfangs und des Endes des so identifizierten Bezugsbereichs bestimmt und außerdem wird ein Abweichungswert (Offset) zwischen dem Anfang oder dem Ende des Testetiketts und dem entsprechenden Anfang oder Ende des Bezugsbereichs bestimmt.
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Diese Kalibrierungsphase gestattet es dem Überwachungssystem daher, eine virtuelle Markierung auf dem Etikett zu definieren, die anschließend wiedererkennbar ist, ohne den Aufdruck einer zusätzlichen und speziellen Bezugsmarkierung zu verlangen, wie es dagegen bei den Systemen herkömmlichen Typs vorgesehen ist, mit allen Vorteilen, die die Abwesenheit dieser Bezugsmarkierung mit sich bringt.
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Während der anschließenden operativen Bearbeitungsschritte sieht das Überwachungssystem wiederholt Folgendes vor: Überwachung der Etiketten auf dem in Bewegung befindlichen Trägermaterial; Identifizierung eines Bearbeitungsbereichs in dem jeweils untersuchten Etikett, wie des Bereichs mit dem größten Signal-/Rausch-Verhältnis oder Kontrast und einem gegebenen Grad der Ähnlichkeit oder Wechselwirkung mit dem Bezugsbereich des Testetiketts; Bestimmung der tatsächlichen Länge des Etiketts wie des Abstands zwischen Anfang/Ende des auf dem aktuellen Etikett festgestellten Bearbeitungsbereichs im Vergleich zum Anfang/Ende des entsprechenden Bearbeitungsbereichs des unmittelbar vorausgehenden Etiketts im in Bewegung befindlichen Trägermaterial; Kontrolle der Bearbeitungsvorgänge abhängig von dem für das untersuchte Etikett festgestellten Längenwert (Längenwert, der von dem Bezugswert aufgrund eventueller Verlängerungen, Verkürzungen oder anderen Betriebsunregelmäßigkeiten abweichen kann).
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Zum Beispiel kann dieser letzte Kontrollschritt vorsehen, eine Änderung des im Verhältnis zur Bezugslänge des Testetiketts berechneten Längenwerts zu überprüfen und folglich die Zuführungsgeschwindigkeit des in Bewegung befindlichen Trägermaterials zu ändern, um die eventuellen Verlängerungen oder Verkürzungen zu berücksichtigen. Außerdem kann abhängig von der Änderung des Längenwerts ein entsprechender Skalierungsfaktor bestimmt werden, der auf den während der Kalibrierung bestimmten Abweichungswert anzuwenden ist, um den Anfang/das Ende des untersuchten Etiketts ausgehend von den räumlichen Koordinaten des Anfangs/Endes des festgestellten Bearbeitungsbereichs korrekt zu bestimmen.
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Das zuvor beschriebene Überwachungssystem weist daher im Vergleich zu traditionellen Systemen zweifellos Vorteile auf, insbesondere da es keine zusätzlichen, auf die auf das in Bewegung befindliche Trägermaterial aufgedruckten Etiketten zu applizierenden Markierungen oder Zeichen erfordert.
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Dennoch ist auch dieses System nicht völlig frei von Nachteilen.
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Insbesondere sieht die zur Feststellung und Festlegung des Bezugsbereichs im Inneren des Etiketts notwendige anfängliche Kalibrierungsphase die Anwesenheit von erfahrenem Personal vor, das den Sensor im Verhältnis zu dem in Bewegung befindlichen Trägermaterial entsprechend positioniert und die entsprechenden Kalibrierungen durchführt. Dieser Kalibrierungsvorgang muss vor jedem Etikettiervorgang erfolgen und insbesondere immer dann, wenn ein Wechsel des Formats oder des Typs der auf die Behälter in der Etikettiermaschine zu applizierenden Etiketten erforderlich ist.
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Daher bringt dieser Kalibriervorgang im Allgemeinen eine Verlängerung der Bearbeitungszeiten mit sich und ist darüber hinaus nicht frei von Fehlern, sollte er von nicht ausreichend geschultem Personal überwacht werden.
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Zweck dieser Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteile gänzlich oder teilweise zu überwinden.
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Der Zweck dieser Erfindung wird anhand eines Überwachungssystems und einer entsprechenden Etikettiermaschine erreicht, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben werden.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die nicht einschränkende Ausführungsbeispiele darstellen, bei denen:
- - es sich bei 1 um eine schematische Ansicht in seitlicher Perspektive einer Maschine zur Bearbeitung eines bedruckten Trägermaterials bei kontinuierlichem Vorschub handelt, insbesondere eine Etikettiermaschine, in die ein Überwachungssystem nach einem Aspekt dieser Erfindung eingebaut ist;
- - es sich bei 2 um eine vereinfachte Frontalansicht eines Abschnitts des bedruckten Trägermaterials handelt, das ein Paar einzelner Elemente einschließt, insbesondere aneinander angrenzende Etiketten;
- - es sich bei 3 um eine schematische Darstellung einer in einem Speicher des Überwachungssystems aus 1 gespeicherten Datenbank von Informationen handelt;
- - 4 ein Beispiel eines Erfassungssignals analogen Typs zeigt, das im Überwachungssystem aus 1 generiert wird; und
- - 5 den Verlauf von weiteren Signalen in Bezug auf die Funktionsweise des Überwachungssystems aus 1 zeigt.
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In 1 ist ein Abschnitt einer Maschine zum Ausführen der Bearbeitung eines bedruckten Trägermaterials auf zyklische Weise mit kontinuierlichem Vorschub veranschaulicht; insbesondere handelt es sich bei der in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichneten Maschine um eine Etikettiermaschine des Typs „Roll feed“, die einen Schneidmechanismus der, in das bedruckte Trägermaterial integrierten Etiketten umfasst. Es bleibt in jedem Fall dabei, dass es sich bei der Beschreibung im Anschluss nur um ein nicht einschränkendes Beispiel eines möglichen Einsatzes des Überwachungssystems nach dieser Erfindung handelt, das auch mit verschiedenen anderen Applikationen, Maschinen und bedruckten Trägermaterialien eingesetzt werden kann.
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Die Etikettiermaschine 1 umfasst auf an sich bekannte Weise, die hier nicht im Einzelnen beschrieben wird, eine Zuführungswalze 2, die durch entsprechende Steuerung über einen eigenen Elektromotor M das Abwickeln und den kontinuierlichen Vorschub eines von einer (nicht dargestellten) Rolle kommenden Etikettenbands 3 entlang einer von einer Vielzahl an (nicht mit eigener Bewegung ausgestatteten) Laufrollen 4 definierten Vorschubstrecke herbeiführt.
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Nach der Zuführungswalze 2 befindet sich eine Schneideinheit 5, die kontrolliert betätigt werden kann, um das Etikettenband 3 in eine Vielzahl von Einzeletiketten zu unterteilen, die anschließend (auf hier nicht dargestellte Weise) auf die jeweiligen Behälter appliziert werden, zum Beispiel mittels der Vakuumtrommeltechnik.
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Ein entsprechender Positionssensor 6, zum Beispiel ein Encoder, ist mit dem Elektromotor M zusammengeschaltet, um eine Information zur Länge des Vorschubs des Etikettenbands 3 im Verhältnis zur Zuführungswalze 2 bereitzustellen(zum Beispiel in Bezug auf die Abwicklungslänge des Etikettenbands 3).
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In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Elektromotor M um einen bürstenlosen Motor, der eine eigene Drehachse aufweist, und mit dem in diesen Elektromotor M eingebauten Positionssensor 6 ausgestattet ist, der im Ausgang den Drehwinkel φ des Elektromotors M im Verhältnis zur eigenen Drehachse angibt (der Drehwinkel φ liegt daher zwischen 0° und 360°).
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Die Etikettiermaschine 1 umfasst außerdem ein Überwachungssystem 10, das geeignet ist, die Positionierung des Etikettenbands 3 im Verhältnis zur Etikettiermaschine 1 im Allgemeinen und im Verhältnis zur Schneideinheit 5 im Besonderen zu überwachen. Das Überwachungssystem 10 ist dazu konfiguriert, die Länge der Etiketten zu bestimmen, um deren korrekten Zuschnitt von Seiten der Schneideinheit 5 zu gewährleisten.
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Das Überwachungssystem 10 umfasst einen angemessen positionierten optoelektronischen Sensor 12, zum Beispiel zwischen der Zuführungswalze 2 und der Schneideinheit 5, damit dieser dem Etikettenband 3 gegenüberliegt, um Bildmerkmale des Etikettenbands 3 und insbesondere einer entsprechenden oberen Fläche 3a zu erfassen, die das bedruckte Trägermaterial umfasst, das die Etiketten definiert.
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Bei dem optoelektronischen Sensor 12 handelt es sich zum Beispiel um einen Kontrastsensor, der geeignet ist, den Kontrastunterschied (z. B. die unterschiedlichen Graustufen) im Inneren des Bildes des Etiketts zu erkennen. Der Kontrastsensor umfasst auf an sich bekannte Weise ein entsprechendes Lichtemissionselement, zum Beispiel mit LEDs, und ein entsprechendes Lichterfassungselement, zum Beispiel eine Fotozelle oder einen analogen Photodetektor. Alternativ dazu kann es sich bei dem optoelektronischen Sensor 12 um einen Farbsensor handeln, der in der Lage ist, Farbunterschiede im Inneren des Etiketts und/oder weitere Merkmale des Bildes zu erkennen, wie zum Beispiel Unterschiede der Reflektivität oder Lumineszenz.
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In jedem Fall generiert der optoelektronische Sensor 12 abhängig von den erfassten Merkmalen ein entsprechendes mit Sd bezeichnetes elektrisches Erfassungssignal, das auf Bildmerkmale des Etiketts hinweist.
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Diesbezüglich ist in 2 beispielhaft ein Abschnitt des Etikettenbands 3 dargestellt, das ein Paar von mit 3' bezeichneten Etiketten umfasst, die durch einen Trennungsbereich R getrennt sind, wobei die Etiketten 3' einen im Wesentlichen identischen bedruckten Bereich aufweisen.
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Das Überwachungssystem 10 umfasst außerdem eine Steuereinheit 14 (hier schematisch dargestellt), die zum Beispiel einen PLC - „Programmable Logic Controller“ (SPS - Speicherprogrammierbare Steuerung) oder eine analoge Verarbeitungseinheit, zum Beispiel mit Mikroprozessor oder Mikrocontroller, einschließt.
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In einer Ausführungsform stimmt die Steuereinheit 14 mit der zentralen Steuereinheit der Etikettiermaschine 1 überein, die so konfiguriert ist, dass sie die allgemeine Funktionsweise der Etikettiermaschine 1 steuert und insbesondere die Vorgänge des Schneidens der Etiketten und des Applizierens derselben auf die Behälter.
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Zum Beispiel kann diese zentrale Steuereinheit, entsprechend an den Elektromotor M der Zuführungswalze 2 angeschlossen, Vorgänge ausführen, die aus Folgendem bestehen:
- - Ändern der Drehgeschwindigkeit der Zuführungswalze 2 und damit der Vorschubgeschwindigkeit des Etikettenbands 3, um eine Längenänderung der Etiketten in Bezug auf die Nennbezugslänge zu berücksichtigen;
- - Steuerung einer Verbindungseinheit (nicht abgebildet), zum Beispiel über Magnetventile oder entsprechende Elektromotoren, so dass eine Verbindung zwischen zwei Etikettenbändern hergestellt wird, von denen jeder einer entsprechenden Abwickelspule zugeordnet ist; und/oder
- - Aktivierung einer Druckeinheit (nicht abgebildet), um ein Verfallsdatum oder andere Informationen von Interesse auf die bearbeiteten Etiketten zu drucken.
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Die Steuereinheit 14 ist operativ mit dem optoelektronischen Sensor 12 gepaart, von dem sie das Erfassungssignal Sd empfängt, das die Bildmerkmale des Etiketts angibt; die Steuereinheit 14 kann außerdem operativ mit dem Elektromotor M und mit dem entsprechenden Positionssensor 6 (eingebauter Encoder) gepaart sein, so dass sie die Vorschubinformation des Etikettenbands 3 in Rückkopplung erfasst, im Beispiel die Werte des oben genannten Drehwinkels φ des Elektromotors M im Verhältnis zu seiner Drehachse.
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Insbesondere ist die Steuereinheit 14 elektrisch an den optoelektronischen Sensor 12 und den Positionssensor 6 über ein elektrisches Anschlusskabel oder mit Hilfe einer entsprechenden Netzkommunikationsschnittstelle, zum Beispiel des Typs Ethernet in Echtzeit (real time) oder isochron, angeschlossen, indem zum Beispiel das Protokoll IEEE 1588 (so genanntes „Precision Time Protocol - PTP“) oder Powerlink verwendet wird; alternativ dazu kann die Verbindung des Typs Wireless sein (mittels eines beliebigen drahtlosen Kommunikationsprotokolls bekannten Typs).
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Nach einem Aspekt dieser Lösung ist die Steuereinheit 14 operativ mit einem Speicher 16 nicht flüchtigen Typs gepaart, der sich außerhalb der Steuereinheit 14 befinden oder in die Steuereinheit 14 eingebaut sein kann; insbesondere umfasst der Speicher 16 eine Datenbank DB.
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Nach einem Aspekt dieser Lösung speichert die oben genannte Datenbank DB, wie in 3 schematisch dargestellt, in Verbindung mit jedem Etikettenformat oder - Typ, der von der Etikettiermaschine 1 bearbeitet werden kann, Informationen zur Charakterisierung, die das Motiv, den Verlauf oder das Pattern des Bildes des Etiketts angeben.
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Insbesondere werden diese Charakterisierungsinformationen von der Steuereinheit 14 während einer Einlernphase entsprechend erfasst. Diese Einlernphase unterscheidet sich von und geht einer, von der Etikettiermaschine 1 ausgeführten und in der Datenbank DB des Speichers 16 gespeicherten, operativen Phase voran.
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Im Einzelnen sieht die oben genannte Einlernphase Folgendes vor:
- - die Vorbereitung der Etikettiermaschine 1 in korrekter Position;
- - die Aktivierung des Einlernmodus;
- - den Vorschub einer bestimmten Anzahl einzelner Elemente (Etiketten) des Etikettenbands 3 (höher oder gleich 1 und auch von der Projektlänge der Etiketten abhängig);
- - das Ablesen der Bildmerkmale der Etiketten von Seiten des optoelektronischen Sensors 12 und die Generierung des Erfassungssignals Sd;
- - das Erkennen des oben genannten Erfassungssignals Sd von Seiten der Steuereinheit 14 (wobei dieses Erfassungssignal Sd im Wesentlichen für jedes Etikett das gleiche ist); und
- - die Speicherung von mit dem Etikett assoziierten Charakterisierungsinformationen in der Datenbank DB von Seiten der Steuereinheit 14, die abhängig von dem Erfassungssignal Sd entnommen werden.
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Insbesondere werden die oben genannten Schritte für jedes im Anschluss verwendete Etikettenformat für die Betriebsschritte des Etikettierens von Seiten der Etikettiermaschine 1 wiederholt, um die Datenbank DB mit den Charakterisierungsinformationen für jeden möglichen nachfolgend verwendeten Etikettentyp „zu populieren“.
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Die oben genannten Charakterisierungsinformationen können von der Steuereinheit 14 direkt ab dem von dem optoelektronischen Sensor 12 erteilten Erfassungssignal Sd entnommen werden, und zwar zum Beispiel durch die Digitalisierung des Erfassungssignals Sd oder die Extraktion entsprechender Eigenschaften.
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Insbesondere kann es sich, wie in 4 dargestellt, bei dem Erfassungssignal Sd um ein zeitlich variables analoges Signal handeln, das zum Beispiel die Lichtstärke des Bildes des Etiketts angibt. Die Steuereinheit 14 kann in diesem Fall dazu ausgelegt sein, ein entsprechendes zeitlich variables digitales Signal, in der Datenbank DB zu speichern.
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Alternativ dazu sind nach einem besonderen Aspekt dieser Lösung die Charakterisierungsinformationen auf indirekte Weise mit dem oben genannten Erfassungssignal Sd verbunden.
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Unter Bezugnahme auf 5 handelt es sich bei dem Erfassungssignal Sd zum Beispiel um ein Kontrastsignal mit Rechteckwellenprofil, das einen ersten (hohen) Wert aufweist, sollte der erfasste Kontrast über einem gegebenen Grenzwert liegen, und einen zweiten (niedrigen) Wert, sollte der erfasst Kontrast unter demselben Grenzwert liegen (oder unter einem anderen Grenzwert im Fall der Erfassung mit Hysterese).
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Das Erfassungssignal Sd weist daher abhängig von den Bildmerkmalen des Etiketts eine Vielzahl von zeitlich zueinander versetzten Anfangs- und Schlussgrenzen auf.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Steuereinheit 14 dazu konfiguriert, das oben genannte Erfassungssignal Sd mit den vom Encoder des Elektromotors M gelieferten Informationen zu assoziieren, insbesondere mit dem Drehwinkel φ des Elektromotors M im Verhältnis zur Drehachse.
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Im Einzelnen bestimmt die Steuereinheit 14 auf jeder Anfangsgrenze des Erfassungssignals Sd den entsprechenden Wert des Drehwinkels φ (im dargestellten Beispiel liegen die Anfangsgrenzen des Erfassungssignals Sd bei den Werten 37°, 121° und 235° des Drehwinkels φ).
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Diese Abfolge von Positionswerten wird auf im Wesentlichen konstante Weise für jedes einzelne Element (Etikett) des Etikettenbands 3 wiederholt.
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Bei dieser Ausführungsform speichert die Steuereinheit 14 daher in der Datenbank DB in Verbindung mit dem untersuchten Etikettentyp zum Beispiel in Form eines Vektors die Gesamtheit der oben genannten Werte des Drehwinkels φ, bei denen die Grenzen, im Beispiel der Anfangsgrenze, des Erfassungssignals Sd aufgetreten sind.
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Man beachte, dass die Steuereinheit 14 analog dazu die Werte des Drehwinkels φ auf den Schlussgrenzen desselben Erfassungssignals Sd bestimmen kann.
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Außerdem kann, wie im Übrigen in derselben 5 dargestellt ist, die Steuereinheit 14 eine mit jeder der oben genannten Anfangsgrenzen (und/oder Schlussgrenzen) assoziierte zeitliche Information entnehmen und so den zeitlichen Augenblick speichern, in dem die Anfangsgrenzen (und/oder Schlussgrenzen) auftreten.
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Im Wesentlichen bestehen bei dieser Ausführungsform die Charakterisierungsinformationen des Bildes des Etiketts auf indirekte Weise aus den mit dem Vorschub des Etikettenbands 3 assoziierten Positionswerten; in anderen Worten stellt in diesem Fall die oben genannte Gesamtheit der Werte des Drehwinkels φ im Endeffekt den „Abdruck“ des Etiketts dar.
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Diese Ausführungsform kann sich als vorteilhaft erweisen, da sie es gestattet, zum Erhalten der Charakterisierungsinformationen der Etiketten Daten zu verwenden, die mit hoher Genauigkeit erfasst werden können, wie zum Beispiel die oben genannten Werte des Drehwinkels φ. Außerdem können die Größe und die Komplexität der gespeicherten Daten auf diese Weise vorteilhafterweise verringert werden.
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Während des Normalbetriebs der Etikettiermaschine 1 zur Ausführung der Etikettiervorgänge entnimmt die Steuereinheit 14 des Überwachungssystems 10 aus dem Speicher 16 und insbesondere aus der entsprechenden Datenbank DB die mit dem vom operativen „Rezept“ vorgesehenen Etikettentyp assoziierten Charakterisierungsinformationen.
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Im Anschluss an den Start des Rezepts erhält die Steuereinheit 14 daher kontinuierlich das aktuelle Erfassungssignal Sd vom optoelektronischen Sensor 12 und erhält ausgehend von diesem Erfassungssignal Sd Vergleichsinformationen, die entsprechend mit den gespeicherten Charakterisierungsinformationen verglichen werden, um die tatsächliche Länge der Etiketten zu bestimmen.
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Wie zuvor ausgeführt, können die Vergleichsinformationen auch in diesem Fall dem Erfassungssignal Sd direkt entnommen werden, so dass sie in diesem Fall direkte Angaben der Bildmerkmale des Etiketts darstellen bzw. können dem Erfassungssignal Sd indirekt entnommen werden, so dass sie in diesem Fall indirekte Angaben der Bildmerkmale darstellen.
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Zum Beispiel bestimmt bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Steuereinheit 14 in Echtzeit die Aufeinanderfolge der Werte des Drehwinkels φ auf den Anfangsgrenzen (und/oder Schlussgrenzen) des Erfassungssignals Sd und vergleicht sie mit den in der Datenbank DB gespeicherten analogen Werten, um die Länge des Etiketts zu bestimmen.
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Die Verwendung von indirekt entnommenen Informationen kann vorteilhaft sein, da dies in der Tat einen problemloseren Vergleichsvorgang gestatten kann und sich daher als besonders für die Ausführung in Echtzeit geeignet erweist.
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Man beachte, dass der gesamte Vorgang vollkommen automatisiert erfolgt, insbesondere wird er im Unterschied zu den traditionellen Lösungen ohne Bedarf des Eingriffs menschlicher Bediener in einer Kalibrierungsphase ausgeführt, die den operativen Etikettierschritten vorausgeht.
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Denn beim Start der Etikettiermaschine 1 oder bei einem Wechsel des Formats der auf die Behälter zu applizierenden Etiketten erfolgt der Betrieb der Steuereinheit 14 eigenständig, so dass die mit dem momentan verwendeten Etikett assoziierten Charakterisierungsinformationen dem Speicher 14 entnommen werden und diese verwendet diese Charakterisierungsinformationen zur Überwachung der korrekten Ausführung der Etikettiervorgänge erneut auf automatisierte Weise, ohne Bedarf eines Eingriffs durch menschliche Bediener.
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Die Steuereinheit 14 kann auf an sich bekannte Weise außerdem dazu konfiguriert werden, die folgenden weiteren Vorgänge auszuführen:
- - Bestimmung eines Skalenwerts (oder anderer Justierungsparameter), um einen Längenwert der Etiketten zu berücksichtigen, von dem bestimmt wird, dass er im Vergleich zum Bezugswert abweicht, und folglich einen korrekten Anfangs-/Endpunkt eines untersuchten Etiketts festzulegen; und oder
- - Bestimmung eines korrekten Werts der Vorschubgeschwindigkeit des Elektromotors M der Zuführungswalze 2 abhängig von den in Bezug auf die Länge des untersuchten Etiketts bestimmten Informationen (zum Beispiel, um eine Verlangsamung oder eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Walze herbeizuführen).
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Die Vorteile, die diese Erfindung zu erzielen gestattet, gehen aus der vorstehenden Ausführung offenkundig hervor.
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In jedem Fall wird erneut darauf hingewiesen, dass das zuvor beschriebene Überwachungssystem 10 es gestattet, die Anwesenheit einer Fachkraft zur Kalibrierung der Etikettiermaschine 1 vor jedem Etikettiervorgang zu vermeiden, insbesondere beim Start oder Formatwechsel.
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Auf diese Weise erweisen sich die Vorgänge auf der Etikettiermaschine 1 als schneller und darüber hinaus wird die Möglichkeit von Fehlern verringert.
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Außerdem weist, wie zuvor angegeben, die Speicherung der indirekt dem von dem optoelektronischen Sensor 12 erteilten Erfassungssignal Sd entnommenen Charakterisierungsinformationen der Etiketten und ihre anschließende Verwendung zur Bestimmung der tatsächlichen Länge der Etiketten während der Etikettiervorgänge spezifische Vorteile auf, die bei bestimmten Anwendungen besonders nützlich sein können.
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Das Überwachungssystem sieht vorteilhafterweise in jedem Fall keine Markierungen oder sonstige auf den Etiketten angebrachte Zeichen vor und gestattet es daher, Vorteile in Bezug auf Ästhetik und Materialeinsparung zu erzielen.
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Und schließlich erweist es sich als eindeutig, dass Änderungen oder Varianten an dem optischen Sensor und an dem Überwachungssystem, die hier beschrieben und veranschaulicht werden, möglich sind, ohne deshalb den Rahmen des in den Ansprüchen in der Anlage definierten Schutzes zu verlassen.
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Insbesondere ist es, wie bereits zuvor erwähnt, offensichtlich, dass die beschriebene Lösung auf jedes beliebige Überwachungssystem eines zyklisch bedruckten Trägermaterials mit kontinuierlichem Vorschub anwendbar ist, zum Beispiel in Verpackungsmaschinen oder Maschinen zur Kuvert- oder Beutelherstellung, die der zuvor im Einzelnen beschriebenen Etikettiermaschine ähneln.
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Außerdem ist es offensichtlich, dass die Information des Vorschubs des bedruckten Trägermaterials der Steuereinheit 14 des Überwachungssystems 10 auch über weitere Erfassungselemente erteilt werden kann. Zum Beispiel kann diese Information auch von einem Positionssensor 6, zum Beispiel einem Inkrementalgeber außerhalb des Elektromotors M, erfasst werden, der zum Beispiel mit der Zuführungswalze 2 oder, auf nicht dargestellte Weise, mit einer Gleitrolle 4 gepaart sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- IT 202017000017032 [0001]
- EP 2459455 B1 [0012]
