در یک خط بستهبندی سریع، همهچیز در چند صدم ثانیه اتفاق میافتد. بطری باید وارد نوار نقاله شود، در موقعیت درست قرار بگیرد، بهاندازه مشخص پر شود، درپوش آن بسته شود، لیبل در محل صحیح بچسبد، تاریخ و کد محصول خوانده شود و در نهایت تعداد معینی از محصولات داخل کارتن قرار بگیرند.
کافی است یک سنسور بطری شفاف را نبیند، فرمان لیبلزنی چند میلیثانیه دیر صادر شود یا دوربین صنعتی وجود یک درپوش کج را تشخیص ندهد. نتیجه میتواند توقف دستگاه، هدررفت محصول، بستهبندی ناقص یا ورود کالای معیوب به بازار باشد.
به همین دلیل، نقش سنسورها در خطوط سریع فقط «تشخیص حضور یک جسم» نیست. سنسورها چشم و گوش ماشینآلات بستهبندیاند؛ اما برای عملکرد درست خط، اطلاعات آنها باید با کنترلر، درایو، سیستم حرکت، ربات و نرمافزار نظارتی هماهنگ شود.
مسیر یک بطری در خط بستهبندی چگونه کنترل میشود؟
ابتدا بطری خالی وارد نوار نقاله میشود. سنسور حضور آن را تشخیص میدهد و سیستم کنترل فاصله میان بطریها را تنظیم میکند. در ایستگاه پرکن، موقعیت بطری باید با نازل هماهنگ باشد. پس از پرشدن، سطح مایع کنترل میشود و بطری به دستگاه درببندی میرسد.
در مرحله بعد باید وجود، جهت و ارتفاع درپوش بررسی شود. سپس بطری وارد دستگاه لیبلزنی میشود؛ جایی که تشخیص لبه لیبل، زمان شروع چسباندن و کنترل محل قرارگیری آن اهمیت دارد. در انتهای مسیر، تاریخ تولید، بارکد، وضعیت ظاهری بسته، تعداد محصول و صحت قرارگیری آن در کارتن بررسی میشود.
هر یک از این مراحل ممکن است به فناوری متفاوتی نیاز داشته باشد. یک سنسور فتوالکتریک برای تشخیص بطری، سنسور کنتراست برای علامت چاپی، دوربین صنعتی برای بررسی لیبل و PLC برای هماهنگکردن تمام فرمانها استفاده میشود.
چالش تشخیص بطری و بستهبندی شفاف
تشخیص اجسام شفاف یکی از شناختهشدهترین مشکلات خطوط بستهبندی است. بطری شیشهای، بطری PET، ظرف شفاف یا فیلم پلاستیکی بخش زیادی از نور را عبور میدهد. در نتیجه، تفاوت میان وضعیت «وجود محصول» و «نبود محصول» ممکن است برای سنسور بسیار کم باشد.
سنسورهای مخصوص اجسام شفاف، تغییرات کوچک شدت نور را تحلیل میکنند و برای پایدارترشدن تشخیص، الگوریتمها و تنظیمات حساستری دارند. بسته به کاربرد، ممکن است از سنسور رفلکتوری، سنسور عبوری یا مدلهایی استفاده شود که بدون رفلکتور اختصاصی کار میکنند.
SICK برای تشخیص، شمارش و موقعیتدهی اجسام شفاف راهکارهای فتوالکتریک اختصاصی ارائه کرده است. برخی محصولات این برند برای تشخیص بطریها، سینیها و بستههای شفاف یا نیمهشفاف طراحی شدهاند.
در انتخاب سنسور اجسام شفاف باید به این موارد توجه شود:
- ضخامت و جنس بدنه محصول
- میزان شفافیت یا رنگگرفتگی
- وجود قطرات آب و بخار
- براق یا ناهمواربودن سطح
- فاصله میان بطریها
- احتمال آلودگی لنز یا رفلکتور
- تغییر مدل محصول در یک خط
تشخیص لیبل؛ فقط دیدن یک قطعه کاغذ نیست
در دستگاه لیبلزنی، سنسور باید فاصله میان لیبلها را روی رول تشخیص دهد تا هر لیبل در زمان مناسب جدا و روی محصول نصب شود. این کار برای لیبل کاغذی نسبتاً ساده است، اما لیبلهای شفاف، بسیار نازک یا متالایز چالش بیشتری ایجاد میکنند.
بسته به جنس لیبل میتوان از سنسورهای نوری، اولتراسونیک یا خازنی استفاده کرد. سنسور اولتراسونیک تفاوت ضخامت را تحلیل میکند و وابستگی کمتری به رنگ و شفافیت دارد. سنسور خازنی نیز میتواند تغییر ماده میان لیبل و فضای خالی روی حامل را تشخیص دهد.
di-soric سنسورهای لیبل خازنی، نوری و اولتراسونیک ارائه میکند. مدلهای خازنی این برند برای تشخیص لیبلهای نازک، شفاف، فیلمی و کاغذی قابلبررسیاند.
البته تشخیص وجود لیبل با کنترل کیفیت نصب آن متفاوت است. سنسور لیبل زمان جداسازی را مشخص میکند، اما برای بررسی کجبودن، چروکشدن یا اشتباهبودن لیبل معمولاً به سنسور بینایی یا سیستم پردازش تصویر نیاز داریم.
آیا بطری درست پر شده است؟
وجود بطری به معنای کاملبودن فرایند نیست. پس از پرکردن، باید مشخص شود سطح مایع در محدوده قابلقبول قرار دارد. پرشدن کمتر از حد تعیینشده باعث نارضایتی مشتری و پرشدن بیش از حد موجب هدررفت محصول میشود.
در ظروف شفاف، سطح مایع را میتوان با روشهای نوری یا پردازش تصویر کنترل کرد. در خطوطی که شکل، رنگ یا شفافیت محصول تغییر میکند، سیستم بینایی انعطاف بیشتری ایجاد میکند.
سامانههای بینایی Keyence در صنایع غذایی و نوشیدنی برای بررسی سطح پرشدگی، درپوش، لیبل و وضعیت بستهبندی استفاده میشوند. این سیستمها همچنین میتوانند کمپرشدگی یا بیشپرشدگی بطریهای عبوری روی نوار نقاله را تشخیص دهند.
انتخاب روش کنترل سطح به نوع ظرف، رنگ مایع، وجود کف، سرعت خط و تلرانس قابلقبول بستگی دارد.
تاریخ، بارکد و کد دوبعدی چگونه کنترل میشوند؟
در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی، وجود تاریخ تولید کافی نیست؛ تاریخ باید خوانا و صحیح باشد. همچنین بارکد یا کد دوبعدی باید با محصول و بستهبندی مطابقت داشته باشد.
یک حسگر ساده فقط وجود چاپ را تشخیص میدهد، اما سیستم بینایی میتواند:
- وجود تاریخ را بررسی کند.
- کیفیت چاپ را ارزیابی کند.
- حروف و اعداد را بخواند.
- بارکد و QR Code را رمزگشایی کند.
- کد محصول را با دستور تولید مقایسه کند.
- لیبل اشتباه را تشخیص دهد.
- اطلاعات را برای رهگیری ذخیره کند.
سیستمهای بینایی Keyence برای خواندن کد، کنترل برچسب، بررسی صحت چاپ و رهگیری محصولات در خطوط بستهبندی استفاده میشوند.
Omron نیز تجهیزات ماشین بینایی و رهگیری را در سبد اتوماسیون خود دارد و راهکارهای آن در کنترل لیبل، کد و کیفیت بستهبندی کاربرد دارند.
مقایسه کاربردی برندها در خطوط سریع
| برند | حوزه شاخص در این مقاله | کاربرد پیشنهادی |
|---|---|---|
| SICK | سنسورهای تشخیص و اجسام شفاف | بطری شفاف، شمارش و کنترل حضور |
| Omron | سنسور، ماشین بینایی و کنترل یکپارچه | لیبل، پلمب، رهگیری و کنترل کیفیت |
| Panasonic | سنسورهای فشرده، نوری و لیزری | فضای نصب محدود و تشخیص سریع |
| Keyence | بینایی، اندازهگیری و خوانش کد | بازرسی لیبل، سطح، درپوش و تاریخ |
| di-soric | سنسور لیبل و شمارش قطعات | لیبل شفاف، قطعات کوچک و کنترل محتویات |
| ABB | رباتیک و بینایی هدایتشده | Pick and Place و پالتگذاری |
| Siemens | PLC، حرکت و یکپارچهسازی داده | کنترل کامل دستگاه و هماهنگی محورها |
| Schneider Electric | کنترل ماشین، حرکت و ایمنی | نوار نقاله و تجهیزات بستهبندی |
| Honeywell | حسگر، شناسایی و جابهجایی مواد | رهگیری، بارکد و اتوماسیون انتهای خط |
این جدول به معنای محدودبودن هر برند به یک کاربرد نیست. بسیاری از این شرکتها سبد گستردهای دارند، اما دستهبندی براساس مناسبترین نقش آنها در موضوع این مقاله انجام شده است.
جمعبندی؛ سرعت بالا بدون تشخیص دقیق پایدار نمیماند
در خطوط بستهبندی سریع، سنسورها مسئول مشاهده اتفاقاتی هستند که اپراتور فرصت دیدن آنها را ندارد. آنها حضور بطری را تشخیص میدهند، محصولات را میشمارند، فاصله لیبلها را پیدا میکنند، سطح مایع را کنترل میکنند و وجود درپوش یا چاپ صحیح را بررسی میکنند.
اما نقش سنسورها زمانی کامل میشود که اطلاعات آنها با سیستم کنترل، حرکت، رباتیک و رهگیری هماهنگ باشد.
SICK برای تشخیص محصول و اجسام شفاف، Omron برای ترکیب سنسور، بینایی و کنترل، Panasonic برای حسگرهای فشرده و کاربردهای متنوع، Keyence برای بازرسی تصویری و کنترل کیفیت و di-soric برای تشخیص لیبل و قطعات کوچک گزینههای قابلبررسیاند.
در لایه یکپارچهسازی نیز ABB در رباتیک و بستهبندی هدایتشده با بینایی، Siemens در کنترل و هماهنگی ماشین، Schneider Electric در اتوماسیون و ایمنی تجهیزات و Honeywell در حسگر، شناسایی و اتوماسیون انتهای خط نقش دارند.
خرید سنسور و تجهیزات خطوط بستهبندی از کنترل سنسور
پس از مشخصشدن نوع کاربرد، مرحله بعد انتخاب مدل فنی متناسب با ماشین است. دو سنسور با ظاهر مشابه ممکن است از نظر فاصله تشخیص، نوع خروجی، زمان پاسخ، فناوری نوری، درجه حفاظت یا قابلیت تشخیص اجسام شفاف تفاوت مهمی داشته باشند.
برای بررسی و خرید محصولات برندهای SICK، Omron، Panasonic، Keyence، di-soric، ABB، Siemens، Schneider Electric و Honeywell میتوان از مجموعه کنترل سنسور کمک گرفت. اعلام مشخصاتی مانند نوع محصول، سرعت نوار، فاصله نصب، جنس بستهبندی، مدل PLC و کد فنی قبلی، انتخاب گزینه مناسب را دقیقتر میکند..