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/ Applikationen / Inspektion von Backwaren

Inspektion von Backwaren

Qualitätskontrolle von 100.000 Brötchen pro Stunde!

100.000 Brötchen pro Stunde – und kein Platz für Fehler. Mit modernster 3D-Sensorik von AT Sensors, intelligenter Software von ISW und den hochmodernen Backstraßen von Ilapak wird die Qualitätskontrolle in der industriellen Backwarenproduktion auf ein neues Level gehoben.

100.000 Brötchen pro Stunde im Check: Perfekte Backwaren in Rekordzeit

Im Bundesland Schleswig-Holstein kostet ein normales Schnittbrötchen mittlerweile im Durchschnitt zwischen 0,40 und 0,60 Euro. Die Preise für Spezialbrötchen wie Kornbrötchen oder Laugenstangen liegen teils deutlich höher. Diese Preisentwicklung hat dazu geführt, dass die Erwartungen an die Qualität industriell hergestellter Backwaren massiv gestiegen sind. Sowohl Produzenten als auch Konsumenten fordern optisch wie geschmacklich gleichbleibende Ergebnisse. Während Supermarktketten ihre Kunden durch konstante Produktqualität binden wollen, achten Konsumenten bei steigenden Preisen zunehmend auf jedes Detail. Ein Brötchen darf heute nicht nur frisch und knusprig sein, sondern soll auch immer gleich aussehen und schmecken.

Vor diesem Hintergrund haben sich der Systemintegrator ISW und das Technologieunternehmen AT Sensors zusammengeschlossen, um gemeinsam eine leistungsstarke Applikation für die automatisierte Qualitätskontrolle von Backwaren zu entwickeln. Ziel war es, eine Lösung zu schaffen, die unter hohem Durchsatz und ohne taktierten Prozess verschiedenste Qualitätsmerkmale gleichzeitig erkennen und bewerten kann. Die Initialzündung für das Projekt kam von Ilapak, einem international tätigen Maschinenbauer mit Hauptsitz in Europa, der Verpackungslinien und Backstraßen für große Industriekunden entwickelt und produziert. Diese kommen bei Handelsriesen wie Supermarktketten zum Einsatz.

Ilapak ist als langjähriger Hersteller von Backstraßen ein zentraler Partner für viele Bäckereigroßbetriebe weltweit. Die Anlagen dieses Unternehmens zeichnen sich durch ihre hohe Robustheit, Skalierbarkeit und Geschwindigkeit aus. Ilapak wurde 1970 in der Schweiz gegründet und hat sich seither zu einem global agierenden Anbieter für Verpackungsmaschinen entwickelt. Die Spezialisierung auf flexible Verpackungslösungen hat Ilapak zum Partner vieler Lebensmittelhersteller gemacht, die nicht nur Wert auf Produktivität, sondern auch auf Qualität legen. Um in der Qualitätssicherung ebenfalls neue Standards zu setzen, wollte Ilapak seine Systeme mit moderner 3D-Bildverarbeitung aufrüsten.
Bisher kamen dort ausschließlich Zeilenkameras mit 2D-Technologie zum Einsatz. Diese lieferten lediglich einfache Schattenbilder der Backwaren und konnten keine Aussagen zur exakten Geometrie, Oberflächenstruktur oder Detailverteilung treffen. Doch gerade das forderten die Endkunden zunehmend ein: Detaillierte Informationen über Form, Struktur, Aufrisse, Volumenverteilung oder Belagplatzierung. Eine Anforderung, die nur mit 3D-Sensorik zu erfüllen war.

AT Sensors – ein auf 3D-Lasertriangulationssensoren spezialisiertes norddeutsches Unternehmen mit über 25 Jahren Erfahrung – verfügte über die passende Technologie. Das Unternehmen entwickelt und fertigt seine Sensoren in Deutschland und hat sich auf Lösungen spezialisiert, bei denen sowohl Geschwindigkeit als auch höchste Präzision gefordert sind. Die Sensoren kommen unter anderem in der Automobil-, Verpackungs-, Lebensmittel- und Elektronikindustrie zum Einsatz. Ihre Alleinstellungsmerkmale sind neben der hohen Auflösung vor allem die Flexibilität in der Anpassung sowie die Vielzahl an integrierten Funktionen, die es erlauben, auch komplexe Messaufgaben zu lösen.

ISW wiederum ist seit über einem Jahrzehnt ein etablierter Systemintegrator für industrielle Bildverarbeitungslösungen. Genau wie AT mit Sitz in Norddeutschland betreut ISW Kunden aus verschiedenen Branchen, wobei der Schwerpunkt in der Lebensmittel-, Automatisierungs- und Verpackungsindustrie liegt. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die Integration von Hardwarekomponenten wie Kameras und Sensoren in bestehende Fertigungsprozesse sowie auf die Entwicklung maßgeschneiderter Softwarelösungen für die industrielle Bildauswertung. Als einer der wenigen Anbieter auf dem Markt kann ISW komplette Systeme aus einer Hand liefern.

Diese Lösung kombiniert hochauflösende 3D-Laser-Triangulation von AT Sensors mit intelligenter Auswertesoftware, um eine Inline-Inspektion von Backwaren mit bis zu 100.000 Stück pro Stunde zu ermöglichen. Wichtige Qualitätsmerkmale wie Geometrie, Oberflächenstruktur und Belagplatzierung werden mit submillimetergenauer Präzision gemessen – ideal für die nahtlose Integration in leistungsstarke Produktions- und Verpackungslinien.
100.000 Brötchen / h
Maximale Prozessoptimierung
Konsistente Ergebnisse
Präzise Qualitätskontrolle
Kein Ausschuss
Automatische Sortierung

Herausforderung

Die Inspektion der Backwaren erfolgt direkt auf den Förderbändern der Ilapak-Anlagen – ohne getakteten Prozessablauf. Dabei müssen mehrere Qualitätsparameter gleichzeitig überprüft werden: Dazu zählen Maße wie Höhe und Größe, Schnittmerkmale sowie spezifische Oberflächeneigenschaften wie die Verteilung von Käse auf Laugengebäck. Solche komplexen Prüfaufgaben übersteigen die Möglichkeiten herkömmlicher 2D-Bildverarbeitungssysteme und erfordern eben deshalb den Einsatz fortschrittlicher 3D-Sensortechnologie.
„Die Produktionslinien passieren pro Stunde bis zu 100.000 Brötchen, die weder geordnet sind noch alle nebeneinander, sondern eben zum Teil aufeinander liegen. Weiter sind die Förderbänder breiter als einen Meter, sodass der Sensor, den wir gesucht haben, ein breites Sichtfeld und auch eine hohe Auflösung haben musste“, berichtet ISW-Geschäftsführer Tobias Wichmann. Zudem erzählt er, dass auch die Trägheit der Förderbänder ein schwieriger Faktor im Rahmen der Applikationsentwicklung gewesen sei. „Die industriellen Backstraßen arbeiten im 24/7-Betrieb und dürfen nicht unterbrochen werden. Die großen Backstraßen sind so programmiert, dass diese mitunter eine Stunde Vorlaufzeit haben, wenn Veränderungen vorgenommen werden müssen. Nur so lassen sich Verluste und Anlagenschäden vermeiden“, so Wichmann.

Lösung

Entsprechend hoch waren demnach die Anforderungen von Ilapak und ISW, einen Sensorhersteller zu finden, der nicht nur die technischen Voraussetzungen erfüllt, sondern der zugleich auch zuverlässig in der Industrie eingesetzt werden kann. Und genau an dieser Stelle kam AT Sensors ins Spiel, die mit ihrem modularen 3D-Sensor MCS 2040 die optimale Lösung anbieten konnten.
Ein wesentliches Merkmal der MCS-Serie ist ihr modularer Aufbau, der die Sensoren zur perfekten Lösung für vielfältigste Anwendungen macht. „Der MCS steht für maximale Flexibilität: Durch nahezu unbegrenzte Konfigurationsmöglichkeiten bauen wir Sensoren, die exakt auf die jeweilige Applikation zugeschnitten sind – egal ob kostenoptimiert oder hochleistungsfähig. Unser Ziel ist es, nicht irgendeinen Sensor zu liefern, sondern genau den richtigen. Denn: Wer einmal mit AT gearbeitet hat, bleibt bei AT“, berichtet AT Sensors Vertriebsleiter Dr.-Ing. Athinodoros Klipfel.
Tatsächlich ist es bei der MCS-Serie nämlich so, dass jeder Sensor individuell an die spezifischen Anforderungen der Anwendung angepasst werden kann – ohne zusätzliche Kosten, ohne Mindestabnahmemengen und ohne lange Lieferzeiten. Gleichzeitig verfügen die Sensoren über standardisierte Schnittstellen wie GigE Vision, was die Integration in bestehende Anlagen erheblich vereinfacht.
Jede Förderlinie wurde somit mit einem eigenen Sensor ausgestattet, der seither eine hochpräzise Vermessung der Backwaren im laufenden Betrieb ermöglicht. Der MCS 2040 erfasst 2048 Messpunkte pro Profil und erreicht eine Auflösung von 0,5 Millimetern in der X-Achse sowie beeindruckende 0,03 Millimeter in der Z-Achse. Durch ein besonders großes Sichtfeld von 1000 Millimetern und eine Profilgeschwindigkeit von bis zu 25 Kilohertz wird eine schnelle und kontinuierliche Datenerfassung auch bei sehr hohen Durchsatzraten sichergestellt.
Zum Einsatz kommt ein roter Laser mit einer Wellenlänge von 660 Nanometern, der eine besonders hohe Intensität auf den Detektor liefert und dadurch eine äußerst empfindliche und präzise Messung ermöglicht. Darüber hinaus erlauben die von AT Sensors entwickelten Funktionen MultiPeak und MultiPart die gleichzeitige Erkennung und Auswertung mehrerer Qualitätsmerkmale, sodass eine umfassende geometrische und strukturelle Analyse der Produkte in Echtzeit erfolgt.
Die erfassten 3D-Daten werden anschließend über die von ISW entwickelte Software verarbeitet, die auf der leistungsfähigen Bildverarbeitungsbibliothek HALCON basiert. Die aufbereiteten Informationen werden direkt an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) weitergeleitet und steuern dort die Sortiermechanismen der Verpackungsanlage. Dadurch können die Backwaren gezielt nach definierten Qualitäts- und Mengenvorgaben für den Einzelhandel verpackt werden.

Diese Qualitätskontrolle für Backwaren wird seit Jahren europaweit erfolgreich eingesetzt. Wir haben kürzlich weitere Sensoren von AT Sensors für zusätzliche Produktionslinien bestellt. Wir waren auf der Vision 2021 von AT Sensors beeindruckt und arbeiten seither erfolgreich zusammen, was uns internationalen Erfolg ermöglicht.
Tobias Wichmann, ISW
CEO

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      Ihre Vorteile

      High-Speed
      Hohe Geschwindigkeit des Sensors ermöglicht eine schnelle und effiziente Überprüfung des Backvolumens.
      Features
      Die von AT Sensors entwickelten Funktionen MultiPeak und MultiPart erlauben die gleichzeitige Erkennung und Auswertung mehrerer Qualitätsmerkmale, sodass eine umfassende geometrische und strukturelle Analyse der Produkte in Echtzeit erfolgt.
      Genauigkeit
      Durch den 2K-Sensor (2048 Pixel) wird eine hohe Präzision bei der Prüfung gewährleistet.
      Lassen Sie sich zu den Möglichkeiten beraten