Ein traditionelles Einsatzgebiet für Vision-Systeme ist die Süßwarenindustrie. Viele Qualitätsmerkmale oder Produkteigenschaften können hier nur visuell geprüft werden. Ein variierendes Erscheinungsbild der Produkte und unterschiedliche Fehlerklassen sind der Normalfall. Genau aus diesen Gründen stellen Bildverarbeitungslösungen für diesen Bereich aber auch eine besondere Herausforderung für den Bildverarbeiter dar.
Für die Herstellung von Süßwaren werden die unterschiedlichsten Formen verwendet. In diese Formen wird die flüssige Masse gegossen, um anschließend zu erkalten, ausgetafelt und verpackt zu werden. Vor dem Füllen der leeren Formen muss sichergestellt werden, dass sie frei von Schokoladenresten, -bruchstücken oder -spritzern sind. Bi-Ber - Systeme kontrollieren die Formen mittels Farbbildverarbeitung auf genannte Verunreinigungen.
Mit modernen GigE- oder USB3-Kameras mit Farbsensor und Megapixelauflösung erkennen die Vision-Systeme Restverschmutzungen bis zu einer Größe von 1 mm² in den Alvoelen der leeren Form. Die Kameras sind an einen Panel-PC mit Windows-Betriebssystem angeschlossen, der bei der grafischen Benutzeroberfläche und der Softwareanbindung keine Wünsche offen lässt. Es sind beliebig viele Rezepte für verschiedene Formtypen speicherbar.
Alle Komponenten (Kameras, Optik, LED-Beleuchtung, Panel-PC, Schaltkasten) sind in einem kompakten Edelstahl-Schrank montiert, der auf das Transfersystem aufgesetzt wird und nach unten die Sicht auf die zu kontrollierenden Formen offen lässt. Neben der Basisversion kann das System auch mit einem abgesetzten Schaltkasten und in verschiedenen Gehäusevarianten ausgeführt werden.
Schokoladenformen sind in der Fertigung systematischem Verschleiß ausgesetzt. Um schadhafte Ausbrüche schon in der Anlage zuverlässig zu erkennen, bietet Bi-Ber ausgereifte inline 3D-Kamerasysteme an, die sich durch höchste Präzision trotz sehr großer Scanbreite auszeichnen.
Die Systeme verwenden das Triangulationsverfahren und bestehen aus einer Sensorbox mit bis zu drei 3D-Kameras DS1300R von Cognex sowie einem Panel PC für die Bildverarbeitungssoftware und Dokumentation. Jede Kamera hat eine Erfassungsbreite von 340 mm und blickt effektiv unter einem Winkel von 45° auf die zu prüfende Form.
Das System erkennt prozessicher Deformierungen und Abplatzungen an den Stegen der Form ab der Größe eines Würfels mit 3 mm Kantenlänge. Da in der Regel mehr als ein Quadratzentimeter Material abplatzt, können Bruchstücke sicher detektiert werden.
3D-Vision-Systeme nach dem Triangulationsprinzip können die bruchanfälligen Stege auf der Rückseite von Schokoladenformen inline auf Defekte untersuchen, nicht aber tiefer liegende Bereiche wie die Alveolen der Oberseite, da dort Abschattungen und Pseudopixel eine effektive 100%-Kontrolle verhindern. Abhilfe für dieses Problem bringt der 3D-Profilscan mit Reflexoptik. Damit kann auch die Alveolenseite der Form hochfrequent geprüft werden. Somit wird sichergestellt, dass die gesamte Form ausbruch- und gleichzeitig fremdkörperfrei ist.
Bei der Produktion von Schokolade ist aus Gründen der ästhetischen Qualitätsanforderungen eine 100%-Prüfung unerlässlich. Weiterhin ist für die anschließende Verpackung eine vorherige Kontrolle der geometrischen Merkmale notwendig.
Fertige Lösungen existieren für die Prüfung von Schokoriegeln in 2D oder 3D sowie Tafelschokoladen. Weiterhin bieten wir Lösungen zur Produktendkontrolle mit Deep Learning Methoden an.
Pro Sekunde wird eine Reihe mit 20 Schokoriegeln von 8 Kameras geprüft. Protokollierungsfunktionen sind durch den Benutzer wahlweise zuschaltbar. Das System erkennt die unterschiedlichsten Fehlerarten:
Um Volumenmerkmale von Riegelprodukten zu prüfen, verwendet Bi-Ber 3D-Systeme z.B. auf Basis eines Profilers von Micro Epsilon. Diese Lasertriangulations-Sensoren können bis zu 300 Profile/s aufnehmen, wobei jede Profillinie 640 Bildpunkte umfasst. Bei einer Scanbreite von 100 mm liegt die y-Auflösung bei rund 0,16 mm/Pixel und die Höhenauflösung bei 12 μm/Pixel.
Neben der Auswertung von Höheninformationen liegt ein entscheidender Vorteil gegenüber 2D-Verfahren darin, dass die Messung nicht durch Muster und andere Oberflächenfärbungen beeinflusst oder gar verfälscht werden kann.
Deep Learning ermöglicht es, auch solche Inspektionsaufgaben zu automatisieren, die für die klassische Bildverarbeitung zu komplex sind. Bi-Ber hat für Schokoladen- und Waffelprodukte eine solche Lösung entwickelt.
Die prüfbaren Produkte haben verschiedene Größen und Formen (rechteckig und rund) und können mit unterschiedlichen Schokoladen überzogen sein. Die Prüfung der Produkte erfolgt innerhalb der Form. Möglich ist ebenso die Endkontrolle vereinzelter Produkte unmittelbar vor der Verpackung.
Für die weitere Verwendung darf Ausschuss aus der Schokoladenproduktion keinerlei Folien enthalten. Ein Inspektionssystem mit Polarisationskamera und spezieller LED-Beleuchtung gewährleistet eine 100-prozentige Kontrolle.
Das Prüfsystem besteht aus einem Edelstahlschaltkasten mit Touch-Panel-PC und einem Edelstahlgehäuse für Beleuchtung und Kamera. Die Kamera verwendet einen Polarisationssensor. Um Störeffekte durch unpolarisiertes Licht zu reduzieren und reflektierende Flächen möglichst deutlich sichtbar zu machen, hat Bi-Ber zusätzlich die Lichtquellen mit Polarisationsfiltern ausgestattet.
Die Kamera macht jeweils drei Aufnahmen von einer Bandposition unter wechselnder Beleuchtung. Durch die abwechselnde Beleuchtung aus verschiedenen Einfallswinkeln werden Folienschnipsel unabhängig von ihrer Lage gut erfasst.
