Flugs geprüft

Bildverarbeitungskomponenten - Um verunreinigte Würstchen zu erkennen und auszusortieren, setzt die Wolf GmbH eine Sortieranlage von BT-Anlagenbau ein, deren Schlüsselelement Bildverarbeitungskomponenten von Stemmer Imaging sind, die eine Inspektion der Würstchen im Flug ermöglichen.

02. September 2019
Flugs geprüft
80 sehr schnelle Spezialventile blasen Würstchen mit Darmresten auf einer Breite von 400 Millimetern punktgenau mit entkeimter Luft aus. (Bild: Stemmer Imaging)

Für die Hersteller von Lebensmitteln zählt die Vermeidung von Verunreinigungen in ihren Produkten zu den wichtigsten Aufgaben. Sie minimieren das Risiko von Gesundheitsschäden und teuren Rückrufaktionen. Um im Supermarkt den gewünschten Verkaufserfolg zu erzielen, müssen das optische Erscheinungsbild der Lebensmittel sowie ihre Verpackung für den Verbraucher ansprechend sein.

Angesichts der hohen Produktionsgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Lebensmitteln und Getränken ist eine manuelle und 100-prozentige Qualitätskontrolle in modernen Anlagen weitgehend ausgeschlossen. In vielen Fällen stellt die Bildverarbeitung eine wirt- schaftliche Option zur Prüfung von Lebensmitteln und ihren Verpackungen dar. Auf diese Technologie setzt seit Mitte 2018 auch die Wolf GmbH – in einer Anlage zur Qualitätskontrolle von Würstchen. Das Unternehmen nutzt ein Bildverarbeitungssystem von BT-Anlagenbau in einer Anlage, auf der Berner Würstchen für den Einzelhandel hergestellt werden. Diese Produkte (die übrigens nicht aus der Schweiz, sondern aus Österreich stammen und nach ihrem Erfinder, dem Koch Erich Berner, benannt sind) bestehen aus Wiener respektive Frankfurter Würstchen, die einen Käseanteil enthalten und mit Räucherspeck umwickelt sind.

»Zur Herstellung der Basiswürstchen wird das Brät in einen Kunstdarm gefüllt und anschließend geräuchert und gegart«, erklärt Matthias Seeger, der bei Wolf für die Entwicklung der Prüf- und Sortieranlage verantwortlich war. »Dieser Kunstdarm wird im nächsten Schritt von einer Peel-Maschine entfernt, bevor das Umwickeln mit dem Räucherspeck erfolgt. Man kann sich den Darm wie eine Art Backform vorstellen, die vor der Weiterverarbeitung von den Würstchen getrennt werden muss.« Der aus Zellulose bestehende Darm ist für den Verzehr durch den Menschen prinzipiell unbedenklich. »Konsumenten halten Darmreste an den Produkten jedoch oft für Kunststoff oder eine Verschmutzung, daher wollten wir sicherstellen, dass Würstchen mit anhaftenden Darmresten sicher aus dem Prozess aussortiert werden.«

Liegend oder fliegend?

Aus anderen Anwendungen im Unternehmen wusste Seeger, dass die Erkennung von Darmresten mithilfe eines Bildverarbeitungssystems möglich sein sollte. Ende 2017 fragte er bei Stemmer Imaging ein entsprechendes Detektionssystem an. Die Bildverarbeitungsspezialisten übernehmen die Entwicklung, Realisierung und Integration solcher Anlagen jedoch nicht selbst, sondern arbeiten dazu mit Partnern zusammen. »Für unsere Aufgabenstellung hat uns Stemmer Imaging die österreichische Firma BT-Anlagenbau empfohlen, die bereits langjährige Erfahrungen in der Bildverarbeitung und mit der Entwicklung von Sortier- und Qualitätskontroll- Anlagen verschiedenster Art hatte«, so Seeger.

Bis zu 30 Würstchen pro Sekunde

Auf Basis dieses grundsätzlichen Aufbaus führte Stemmer Imaging gemeinsam mit BT-Anlagenbau weitere Tests durch und stellte die geeigneten Bildverarbeitungskomponenten zusammen. »In der Anlage sorgen zwei Graustufen-Zeilenkameras des Typs Linea von Teledyne Dalsa mit entsprechendem Zubehör wie zusätzlichen Kühlkörpern, passenden roten LED-Beleuchtungen von Metaphase sowie mit Pol- und Bandpassfiltern bestückte Optiken von Kowa für die nötige Qualität und Geschwindigkeit bei der Bildaufnahme«, erklärt Jan Sandvoss, der diese Anwendung bei Stemmer Imaging betreut. »Um die strengen Standards der Lebensmittelindustrie einzuhalten und die erforderliche Robustheit für die täglichen Reinigungen zu gewährleisten, sind die Kameras in Schutzgehäuse der Allison Park Group mit einer Schutzklasse IP65 oder höher eingehaust.«

Seit Mitte 2018 ist das System inzwischen im Einsatz und hat sich bestens bewährt, freut sich Seeger und beschreibt den Prozessablauf wie folgt: »Die gepeelten Würstchen werden über ein Förderband und flexible Kaskaden ausgerichtet, damit sie längs zur Förderrichtung des Transportbands liegen und darauf nicht ins Kullern kommen können. Auf diesem Band wird die Ware dann auf etwa zwei Meter pro Sekunde beschleunigt und fliegt ab dem Ende des Förderbands an den oberhalb und unterhalb integrierten Kameras vorbei, die die Würstchen dann im Freiflug gleichzeitig begutachten.«

Für die Erkennung von Darmresten, die zum Teil nicht größer als ein Quadratmillimeter sind, und das anschließende Ansteuern der für das Aussortieren eingebauten Druckluftventile bleibt angesichts der hohen Prozessgeschwindigkeit nicht viel Zeit, rechnet Hartbauer vor: »Auf der Anlage werden aktuell zwei verschiedene Würstchengrößen mit 90 und 160 Millimetern Länge geprüft. Die reine Bildaufnahmedauer beträgt dafür 45 respektive 80 Millisekunden pro Würstchen. Danach bleiben noch 70 beziehungsweise 35 Millisekunden bei den größeren Würstchen für die Erkennung von Darmresten und das punktgenaue Ausblasen verunreinigter Würstchen aus dem Produktstrom. Der Rest wird behutsam aufgefangen und dem weiteren Produktionsprozess zugeführt.« Ausreichende Rechenleistung für diese Aufgabe stellt ein Hochleistungs-Industrie-PC mit Echtzeit-Betriebssystem zur Verfügung, der über einen Touchscreen bedient werden kann. Bei Bedarf können dort unter anderem Einzelbilder oder Übersichtsstatistiken angezeigt und Systemeinstellungen vorgenommen werden.

Ausgefeilte Details

Die hohe Prozessgeschwindigkeit und die strengen Anforderungen in der Lebensmittelproduktion waren nicht die einzigen zu überwindenden Hürden. So war zum Beispiel ein Luftvorhang vor den Kameragehäusen erforderlich, um sicherzustellen, dass die begleitend auftretenden Spuren des Produkts scharfe Kamerabilder im Lauf der Zeit nicht unmöglich machen.

Für das Ausblasen entwickelte BT-Anlagenbau eine Konstruktion mit 80 sehr schnellen Spezialventilen, mit der die gesamte Bandbreite von 400 Millimetern abgedeckt werden kann. »Selbst bei der Druckluft mussten wir aufgrund der Lebensmittelvorschriften darauf achten, nur entkeimte Luft zu verwenden, um Kontaminationen auf diesem Weg auszuschließen«, berichtet Hartbauer. Erschwert wurde die Entwicklung zudem durch den begrenzten Einbauraum: »Wir mussten unser System in einen vorhandenen Produktionsraum einpassen und die Anlage entsprechend auslegen.« All diese Herausforderungen meisterten die beteiligten Firmen mit Bravour, und Seeger ist mit der Anlage mehr als sehr zufrieden: »Das System erkennt unerwünschte Kunstdarmreste ab einer Größe von einem Quadratmillimeter sicher. Die Gutprodukte haben nach der Sortierung je nach Fehlergröße eine Reinheit von bis zu 99,999 Prozent und damit konnten Stemmer Imaging und BT-Anlagenbau unsere Vorgaben sogar weit übertreffen.«

Erschienen in Ausgabe: 05/2019
Seite: 30 bis 31