Detektionsraten steigern
PC-basierte Steuerungstechnik für die Lebensmittelinspektion
Der Übergang vom Distributor zum preisgekrönten OEM ist normalerweise eher langwierig. Genau das schaffte jedoch ProSpection Solutions (USA) in nur zwei Jahren. Eine Eigenentwicklungen für die Lebensmittelinspektion wurde mit einem Branchen-Award ausgezeichnet. Die Zusammenarbeit mit Beckhoff trug nach Unternehmensaussage viel zu diesem Erfolg bei.
Bild 1 | Das IP-69K-geschützte Fremdkörperdetektionssystem von 
ProSpection steigert Fremdkörperdetektionsraten um bis zu 500%. Dabei hilft die Ethercat- und PC-basierte Steuerungstechnologie von Beckhoff.
Bild 1 | Das IP-69K-geschützte Fremdkörperdetektionssystem von ProSpection steigert Fremdkörperdetektionsraten um bis zu 500%. Dabei hilft die Ethercat- und PC-basierte Steuerungstechnologie von Beckhoff.Bild: ProSpection Solutions, James Ferris Photography

ProSpection ist auf die Automatisierung der Inspektion verpackter und unverpackter Fleisch-, Milchprodukte und anderer Lebensmittel spezialisiert. Als das Unternehmen 2017 mit dem Maschinenbau begann, war eine der ersten Entwicklungen das IP-69K-geschützte Low-Density Foreign Material Detection and Removal System. Auf der Process Expo 2019 wurde diese Maschine mit dem Innovation Showcase Award in der Kategorie Fleisch, Geflügel und Meeresfrüchte ausgezeichnet. „Dieses Detektionssystem ermöglicht es unseren Kunden, Fremdkörper mit einem wesentlich höheren Grad an Konsistenz, Genauigkeit und einer viel höheren Geschwindigkeit als andere Inspektionslösungen zu erkennen und aus dem Produktstrom zu entfernen“, sagt Jeff Youngs, Präsident und CEO von ProSpection. Das Unternehmen bietet zudem weitere Inspektionssysteme sowie Kontrollwaagen an.

Das Fremdkörperdetektionssystem scannt und inspiziert aus mehreren Kamerawinkeln die gesamte Oberfläche von Rind-, Schweine- und Geflügelfleisch, Tiernahrung, geriebenem Käse, Nudeln und anderen Lebensmittelzubereitungen. Erkannt wird eine breite Palette von Verunreinigungen, darunter Teilchen aus harten und weichen Kunststoffen, von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) und anderen Gegenständen. Alle verunreinigten Produkte werden automatisch ausgeworfen. Ausschlaggebend ist dabei, dass das System die zu prüfenden Produkte nicht wenden muss, da die Kameras die Ober- und Unterseite gleichzeitig prüfen. Aus diesem Grund benötigt das System eine viel kleinere Stellfläche als Wettbewerbssysteme, so Kyle Knudsen, Vice President of Technology von ProSpection. Weitere Entwicklungsziele waren ein größerer Durchsatz und eine höhere Zuverlässigkeit als andere Maschinen auf dem Markt. Die proprietäre Bildverarbeitungssoftware muss außerdem in Echtzeit mit der Maschinensteuerung kommunizieren können, um die sofortige Entfernung von Verunreinigungen aus der Produktionslinie sicherzustellen. Für die Erfüllung dieser Anforderungen entschied sich ProSpection, die Ethercat- und PC-basierte Steuerungstechnologie von Beckhoff einzusetzen.

Bild 2 | Hähnchenfleisch mit Verunreinigungen u.a. aus blauem Kunststoff, Pappe und Holzpaletten
Bild 2 | Hähnchenfleisch mit Verunreinigungen u.a. aus blauem Kunststoff, Pappe und HolzpalettenBild: ProSpection Solutions, James Ferris Photography

Steuerungstechnik erhöht Prüfsicherheit

Im Sommer 2017 begann ProSpection gemeinsam mit dem lokalen Beckhoff-Team mit dem Design und der Programmierung des Fremdkörperdetektionssystems. Die Lösung nutzt einen Embedded-PC CX5140 mit der Automatisierungssoftware Twincat 3 als Maschinensteuerung. Die proprietäre Bildverarbeitungssoftware von ProSpection läuft auf einem separaten Rechner und kommuniziert mit dem CX5140 in Echtzeit über das ADS-Protokoll. Kyle Knudsen zufolge bietet diese Steuerung ein Höchstmaß an Stabilität und erhöht so die Zuverlässigkeit des Systems. Zudem sieht er die Unterstützung des Beckhoff-Teams als entscheidend für den Erfolg an: „In der Anfangszeit programmierte Beckhoff nahezu die gesamte Maschinensteuerung für uns. Sie integrierten die Kommunikation mit unserer Bildverarbeitungssoftware mithilfe von ADS, und sorgten dafür, dass der Basiscode einfach zu verstehen und für unsere Semi-Standardsysteme leicht abzuwandeln ist.“ Mittlerweile übernimmt ProSpection die SPS-Programmierung selbst. Kyle Knudsen fiel es aufgrund seiner Informatikkenntnisse leicht, sich mit der Twincat-3-Plattform vertraut zu machen. „Programmiererfahrung habe ich größtenteils mit C++, daher war der Umstieg auf Structured Text in Twincat 3 einfach“, erklärt er.

Bis zu 5x höhere Durchsatzrate

Im Prüfsystem dienen verschiedene Ethercat-Klemmen als Standard-Ein-/Ausgänge, der Beleuchtungssteuerung für die Kameras. Durch die schnelle Kommunikation zwischen der Inspektionssoftware und den Motion-Komponenten über Ethercat kann das System pro Stunde zwischen 4.535 und 11.340kg Lebensmittel mit hoher Genauigkeit verarbeiten. Diese Durchsatzrate ist nach Informationen von ProSpection drei- bis fünfmal höher als bei typischen Wettbewerbssystemen auf dem Markt. Das Automatisierungssystem protokolliert die Inspektionsergebnisse in einer SQL-Datenbank und speichert beschnittene Bilder, die alle Verunreinigungen mit Zeitstempeln zeigen, sodass der Anwender erkannte Verunreinigungen analysieren kann, um Probleme in der Anlage zu beseitigen und den Ausschuss zu reduzieren.

www.beckhoff.com

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