Bildverarbeitungssystem Prüfbedarf: Kein Brot ist wie das andere

Das niederländische Unternehmen Niverplast zählt zu den weltweit größten Herstellern von Maschinen zur Inspektion von Backwaren. Diese Anlagen werden in alle Teile der Welt geliefert und nutzen Bildverarbeitungstechnologie von Stemmer Imaging zur zuverlässigen Erkennung von fehlerhaften Broten und Brötchen.

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Angefangen hat alles mit Plastikbeuteln: 1986 wurde Niverplast in Rijssen gegründet und verkaufte zunächst Beutel aus Kunststoff, wie sie häufig in Supermärkten zur Mitnahme des Einkaufs angeboten werden. Das war den Niederländern jedoch bald zu wenig, es folgten Maschinen, die solche Beutel automatisch öffneten, Anlagen, die Beutel in Kartons einlegen oder Kartons aufrichten konnten, sowie Geräte zum Verschweißen und Falten von Kunststoffen. Heute liegt die Kernkompetenz von Niverplast in der Herstellung kompletter Anlagen, mit denen Objekte inspiziert, gezählt und verpackt werden. Neben Anlagen für Fleisch, Fisch, Öle und Fette sowie für andere Produkte aus dem Nonfood-Bereich hat sich das Unternehmen dabei auf das Thema Backwaren spezialisiert.

Niverplast ist erst seit 2009 im Bereich Backwaren tätig und hat innerhalb kürzester Zeit den Aufstieg unter die weltweit größten Hersteller solcher Anlagen geschafft. „Etwa 80 Prozent unserer Anlagen sind für Großbäckereien konzipiert und kommen in aller Welt zum Einsatz“, erläutert Albert Danneberg von der Forschungs- & Entwicklungsabteilung bei Niverplast.

Qualität prüfen und zählen

Den prinzipiellen Ablauf einer solchen Anlage zum Prüfen und Zählen von Backwaren beschreibt Danneberg so: „Die vorgebackenen Brote oder Brötchen können der Maschine je nach Wunsch des Anwenders auf zwei unterschiedliche Arten zugeführt werden: Entweder entwickeln wir eine automatisierte Zuführung direkt aus dem Gefrierschrank heraus oder die gefrorenen Teigwaren werden manuell auf das Transportband aufgelegt. Bevor die Produkte in die Maschine laufen prüft zunächst ein Metalldetektor, ob in vorangegangenen Prozessschritten unerwünschte Metallteile in die Backwaren gelangt sind.“

Bei den dann folgenden Schritten spielen Bildverarbeitungssysteme die entscheidende Rolle: An der ersten Station erfolgt eine Qualitätsprüfung, bei der die geometrischen Abmessungen wie Länge und Breite der Backwaren erfasst und analysiert werden. Zudem erkennt die Anlage an dieser Stelle, ob Bruchfehler vorlegen oder ob z.B. die Einschnitte an der Oberseite von Baguettes korrekt sind. Fehlerhafte Produkte werden nach dieser ersten Station über verfahrbare Transportbänder vollautomatisch aussortiert, bevor die positiv bewerteten Backwaren an der zweiten Station gezählt werden. „Diese zweite Prüfzelle zum Zählen bieten wir als Option an, doch die meisten Kunden bestellen ihre Anlage mit beiden Zellen“, erläutert Danneberg.

Im Anschluss erfolgt die Verpackung der Backwaren in der gewünschten Stückzahl nach den Vorgaben des Kunden, z.B. in Kartons oder Tüten. In der beschriebenen Anlage wollte der Kunde die geprüften Backwaren in bestimmten Mengen in Tüten verpacken lassen, die in Kartons eingelegt sind. Hier sind zwei separat ansteuerbare Bänder im Einsatz, die den Transport der leeren und vollen Kartons übernehmen.

Bildverarbeitung als Kernelement

Wesentliches Kernelement der beiden Prüfzellen ist die Bildverarbeitung, bei der sich Niverplast voll auf seinen langjährigen Partner Stemmer Imaging verlässt. Dietmar Serbée, Geschäftsführer der Benelux-Niederlassung von Stemmer Imaging, erinnert sich noch gut an den Beginn der Zusammenarbeit mit Niverplast: „Zuerst lag die Anforderung nur im Zählen von Backwaren; die Erkennung von Fehlern kam erst später hinzu. Niverplast hatte dazu bereits mehrere andere Bildverarbeiter angesprochen und nach Lösungen gesucht, doch keiner konnte ein geeignetes System anbieten.“

Die besondere Schwierigkeit der Aufgabe lag nach Serbée´s Worten vor allem darin, dass kein Brot wie das andere ist: „Die Formen der vorgebackenen Brote und Brötchen sind nie identisch, sondern weisen immer leichte Abweichungen auf. Es ist für ein automatisiertes System z.B. sehr schwer zu entscheiden, ob es sich bei einer Vertiefung an der Oberfläche eines Baguettes um einen gewollten Einschnitt oder um den ungewollten Anfang eines Bruches handelt.“

Mit einer eigenen Software-Lösung, die auf der Bildverarbeitungsbibliothek Common Vision Blox basierte, konnte Serbée solche Merkmale nach einer intensiven Entwicklungsphase schließlich sicher unterscheiden. Auch die erforderlichen Hardwarekomponenten der Bildverarbeitungssysteme wählte Serbée aus: „In Voruntersuchungen haben wir getestet, mit welcher Kamera, Optik und Beleuchtung die optimalen Ergebnisse erzielt werden können“, so Serbée. „Die Entscheidung fiel am Ende auf eine Kombination aus Zeilenkameras sowie dazu passende Zeilenbeleuchtungen und Optiken. Damit lassen sich die bis zu 1300 mm breiten Transportbänder optimal abdecken.“

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