Gleicher Fisch für alle:
Volumenmessung für Lebensmittel

Exakte Portionierung mit 3D Embedded Vision

Gleicher Fisch für alle:
Volumenmessung für Lebensmittel

Exakte Portionierung mit 3D Embedded Vision

Die Heraus­forderung: Optimal portionieren

Ziel war die Optimierung einer Schneide­­maschine zur Verar­beitung von Fisch­filets, sodass exakt gleiche Portionen verpackt werden – auf Basis von Volumenmessung und mit höchster Geschwindigkeit.

Die Lösung: Intelligente Kamera mit DSP

Die Kamera erfasst die Lachsfilets, ermittelt aus den Höhendaten Volumen und Gewicht und bestimmt den Schnittwinkel, völlig autark und mit direkter Datenübertragung an eine SPS.

3D-Kamera zur Lebensmittelportionierung - IBN GmbH

Embedded Vision: 3D-Kamera zur Lebensmittelportionierung

Über dem Fließband positionierte Messeinheit, bestehend aus einem Laser von Stocker-Yale und einer intelligenten Kamera von Vision Components.

Strukturiertes Licht liefert 3D-Informationen

Der Prozess zur Gewinnung von 3D-Informationen wird durch die Verwendung von strukturiertem Licht (Structured Light Method) vereinfacht. Bei dieser Technik wird ein vorher definiertes Licht­muster auf das zu ver­messende Objekt projiziert. Aus den aufgenommenen Bildern und der bekannten Geometrie zwischen dem Licht­projektor und der Kamera werden die drei­dimensionalen Koordinaten der Punkte auf der Objekt­oberfläche berechnet.

 

Die Technik ist im Rahmen eines Projektes zur Fisch­portionierung eingesetzt worden, das vom IBN Ingenieurbüro Bernd Neumann im Auftrag von GEBA Röscherwerke entwickelt wurde. Um die geforderte Anzahl von über 120 Fisch­­filets pro Stunde zu verar­beiten, musste das System die einzelnen Lachs­­filets erfassen, deren Volumen und Gewicht ermitteln, um daraufhin den Schnitt­­winkel der Schneide­­vorrichtung zu bestimmen, damit exakt 200g schwere Portionen verpackt werden konnten.

Intelligente Kamera errechnet Volumen und Gewicht

Damit die Daten an die Schneide­vorrichtung übergeben werden können, müssen zuerst die Höhen­informationen des Fisches auf dem Förder­band bestimmt werden. Für diese Aufgabe wurde eine intelligente Kamera von Vision Components gewählt, die in einem Winkel von 45° zum Förder­band montiert ist und das Laser­licht eines Structured Light Lasers von Stocker-Yale in einem Intervall von 5 mm aufnimmt.

 

Nach Er­fassung dieser Daten werden Höhen­daten inter­poliert. Das System wurde zu Beginn mit einem Objekt bekannter Höhe kalibriert. Daher können die Höhen­daten in Welt­koordinaten transformiert und das Volumen des Fischs bestimmt werden. Da das Verhältnis von Volumen zu Gewicht des Fischs bekannt ist, kann der Neigungs­winkel der Schneide genau errechnet werden, um eine exakte Scheiben­anzahl bei optimalem Gewicht pro Scheibe zu erhalten.

Platine schematisch

Key Facts

Technologie

3D-Volumenmessung mit Structured Light Laser

Heraus­forderung

Hohe Geschwindigkeit und Präzision

VC Kamera

VC40xx mit DSP

Autarke Datenverar­beitung auf der Smart Kamera

Die intelligente Kamera VC40xx war die optimale Lösung für diese Aufgaben­stellung. Da sie mit einem DSP TI TMS320C64xx von Texas Instruments ausge­stattet ist, war es möglich, alle Bild­ver­arbeitungs­routinen mit Hilfe des Code Composers auf der Kamera unter­zubringen. Einmal kalibriert, erlauben die digitalen und die serielle Schnitt­stelle der Kamera, Befehle direkt an die SPS zu schicken, die die Schneide­vorrichtung steuert. Somit war keine kostenintensive PC-basierte Lösung mit Framegrabber und separater Kamera notwendig.

Die Lösung hat erheblich zur Kosten­reduzierung bei der Integration der Vision-Lösung in die Gesamt­anlage bei­ge­tragen hat. IBN ist davon überzeugt, dass auch weitere Hersteller von Portionierungs- und Verpackungs­anlagen mit dieser Technologie Produktions­prozesse optimieren können. Das Ingenieurbüro hat bereits Anfragen aus dem Bereich der Fleisch ver­ar­beitenden Industrie und von Verpackungs­unternehmen von Milch- und Molkerei­pro­dukten.

Über die IBN GmbH

Bernd Neumann gründete die IBN GmbH 1999 nach vier Jahren frei­beruflicher Tätig­keit als Diplom-Fotoingenieur. Er war einer der ersten, der ein grafisches Benutzer­interface in intelligente Kameras integrierte, das sich auch PC-unabhängig para­metrieren ließ. Bei Kunden wie Bosch, Fuji, Nestlé, Siemens, SKF, Sony, Volkswagen usw. sind die Kameras im Einsatz. Sie arbeiten voll­ständig autark und machen die Kamera­inspektion PC-unabhängig.

Gleicher Fisch für alle: 3D Volumen­messung

Exakte Portionierung für Lebensmittel

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