Normalerweise kontrollieren Vision-Sensoren die Qualität eines Produkts - sei es in der industriellen Produktion oder in lebensmittelverarbeitenden Betrieben. Die Sensoren der Produktfamilie Inspector von SICK lassen sich jedoch auch in der Produktion zur technologisch fortgeschrittenen Steuerung von Prozessen in vielfältiger Weise einsetzen. Lantmännen Unibake, eine Großbäckerei im belgischen Moeskroen, produziert Croissants und andere kleinteilige Backwaren. Lantmännen setzt die Vision-Sensoren ein, um eine fehlerfreie Glasur der verschiedenen Produkte zu gewährleisten.
Lantmännen Unibake ist ein schwedisches Unternehmen. Die Großbäckereien sind jedoch über den ganzen Globus verteilt. Im Zuge einer Übernahme im Jahre 2006 erwarb das Unternehmen in Belgien drei Produktionsstandorte: Brüssel, Londerzeel und Moeskroen. „Hier in Moeskroen stellen wir Croissants, Schokocroissants, Blätterteigschnecken und andere Plunderteile für den B2B-Markt her, erklärt Projektingenieur Maarten Dedeurwaerder. „Wir verschicken Produkte in tiefgefrorenem Zustand an Kunden in der ganzen Welt und vor Ort in den Einzelhandel, in Hotels oder zu festlichen Anlässen. Dort werden sie dann aufgebacken.
von links: Matthias Deslee (SICK Sales Engineer), Andy Verbeken (Software Engineer Lantmännen), Maarten Dedeurwaerder (Project Engineer Lantmännen)
Das Auge isst mit
Der goldbraune, glänzende Überzug lässt Croissants und anderes Kleingebäck appetitlich aussehen. Die Glasur besteht aus verrührtem Vollei oder Eigelb, mit dem die Produkte kurz vor Einfahrt in den Ofen eingesprüht werden. Das Auftragen dieser Glasur stellt im Rahmen einer industriellen Fertigung ein nicht zu unterschätzendes Problem dar. Ein Grund dafür ist das hohe Tempo, mit dem das Förderband die Produkte in Reihen transportiert. Zum einen ist die Glasur relativ teuer und sollte sparsam aufgetragen werden. Doch bei verschütteter und zum Zwecke der Rückführung aufgefangener Eiglasur gerät häufig Luft in die Mischung. So entsteht unerwünschte Schaumbildung. Zum anderen sind derartige Rückführungssysteme in Bezug auf Hygiene und Wartung sehr arbeitsaufwändig. Deshalb hoffte Lantmännen Unibake vor der Errichtung einer neuen Fertigungsstraße auf Unterstützung. Die Glasur sollte äußerst präzise und kontrolliert auf die vom Förderband transportierten Produkte aufgetragen werden. Der gesamte Fertigungsprozess läuft im Wesentlichen automatisiert ab, wobei je nach Rezeptur mobile Anlagen die entsprechende Füllung oder das Topping anbringen. „Das Besprenkeln mit Wasser bzw. das Auftragen der Eiglasur erfolgt in unserer neuen Fertigungsstraße mit Sprühköpfen. Über die gesamte Breite des Förderbands ist eine mehrköpfige Sprühvorrichtung angebracht, bei der sich die Sprühköpfe einzeln steuern lassen, sagt Maarten Dedeurwaerder. „So können wir sicherstellen, dass die Flüssigkeit genau auf dem Produkt ankommt und dass so wenig wie möglich verloren geht. Dadurch hat sich eine Rückführungsanlage nunmehr erübrigt. 
Inspector erkennt Muster
Ein Vision-Sensor aus der Produktfamilie Inspector von SICK ermittelt die Position der einzelnen Produkte auf dem Band. Die Produkte liegen zu sechst oder acht in einer Reihe nebeneinander, allerdings nie in einer perfekt geraden Linie. Der Vision-Sensor ermittelt kurz vor dem Sprühvorgang, wo genau die Produkte auf dem Band platziert sind. Daraufhin werden die Sprühköpfe entsprechend präzise ein- und ausgeschaltet. Die integrierte Technologie des Inspectors ermöglicht aufgrund einer blitzschnellen Bildanalyse die zeitnahe Meldung an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Diese sorgt dann für die individuelle Steuerung der Sprühköpfe. 
Andy Verbeken hat die Anwendung programmiert: „Der Inspector bildet die gesamte Breite des Förderbands ab. Innerhalb dieses Ausschnitts haben wir Zonen definiert, die mit den Bereichen übereinstimmen, die von den Sprühköpfen erreicht werden. Ein einfacher Algorithmus zählt die Anzahl der Pixel in jeder Zone, um festzustellen, ob sich zum jeweiligen Zeitpunkt ein Produkt darin befindet. Ist dies in einer bestimmten Zone der Fall, wird einen Augenblick später der zugehörige Sprühkopf aktiviert, wobei die Verzögerung jeweils von der Bandgeschwindigkeit abhängig ist. Eine komplexe Steuerung regelt diese Anwendung. Deshalb wird bei der Beobachtung des Prozesses deutlich, dass je nach Lage des Produkts vor bzw. hinter der Reihe, der Sprühkopf etwas früher oder später aktiviert wird. Das Sprühmuster ist nämlich vollständig auf die Lage der einzelnen Produkte auf dem Band abgestimmt. 
Die integrierte Funktionalität des Inspectors machte jedoch in der Praxis keine übermäßig komplexe Programmierung erforderlich. Das Innovative der Anlage liegt in der Art und Weise, wie die Zonen in den von der Kamera aufgenommenen Bildern definiert werden können. Das ermöglicht eine Eins-zu-Eins-Zuordnung zwischen den in den Zonen erfassten Bildern und der Aktivierung der Sprühköpfe.
Externe Beleuchtung
Ein Problem bei Anwendungen mit Vision-Sensoren ist die Beleuchtung. Ist diese nicht ausreichend gewährleistet, leidet die Qualität der Bilder, wodurch auch der Sensor logischerweise nicht optimal funktionieren kann. „Sobald das Band nass wurde, sorgten Spiegeleffekte für Probleme, weil die Kamera die Produkte nicht mehr deutlich erkennen konnte, erklärt Maarten Dedeurwaerder. „Deshalb haben wir uns für eine externe Beleuchtung mit einer LED-Leiste entschieden, die das Band so ausleuchtet, dass die Reflexionen unterbunden werden. Das betreffende Förderband ist blau. Durch eine entsprechende Einstellung der Farbintensität fiel es uns nicht schwer, eine eindeutige Identifizierung der Produkte zu erzielen. Im Vergleich zum früher eingesetzten Rückführungssystem bedeutet die neue Technik für Lantmännen Unibake eine erhebliche Verbesserung. Der Prozess ist besser kontrollierbar, wodurch nicht nur eine bessere Produktqualität gewährleistet ist, sondern auch die Produktion selbst heute wesentlich störungsfreier abläuft. Der Inspector, der vorerst nur in der neuen Fertigungsstraße zum Einsatz kommt, soll deshalb in Zukunft auch in den anderen Linien zum Einsatz kommen.
- Produktinformationen: Vision-Sensor Inspector
- Produktsortiment: Vision-Sensoren
- Website: Lantmännen Unibake
