Druivencontrole versneld door vision, AI en SMS

Karsten Europe verzorgt de distributie van druiven uit Afrika en controleert de kwaliteit van dit kwetsbare product sinds kort volledig automatisch via een vision/AI-systeem van Gearbox. Naast geavanceerde hard- en software bevindt zich in het hart van deze machine ook de Simplified Motion Series van Festo waarmee producten die niet voldoen aan de ingestelde kwaliteitsstaandaarden beheerst naar een parallelbaan worden geduwd. Gearbox koos voor de elektrische automatiseringsoplossing omdat hiervoor geen perslucht is vereist en omdat het elektrisch aandrijven als nauwkeuriger en betrouwbaarder beschouwt.

Gearbox in Maasdijk ontwikkelt oplossingen waarin Vision, artificial intelligence (AI) en robotica centraal staan. Deze oplossingen werden tot voor kort volledig klantspecifiek ontwikkeld, maar nu maakt het bedrijf steeds meer gebruik van standaard modules die in verschillende oplossingen zijn in te zetten. Product owner Roy van Meel: "Daarbij is het een voordeel dat we alle benodigde disciplines in eigen huis hebben. Kennis over mechanische constructies, mechatronica, vision, robotica, AI en uiteraard de kennis om diverse technieken met elkaar te laten samenwerken. We hebben inmiddels vijf standaard productgroepen gedefinieerd: kwaliteitsinspectiesystemen GearVision, slimme werkstations GearStation, slimme robotstations GearPerformer, oogstassistenten GearRover en teeltadviseur GearSense."

Nul-tolerantiedruif

Karsten Europe (Hoek van Holland) voorziet in expeditie- en inklaringsdiensten, koelopslag, (her)verpakking en distributiediensten. Zo worden hier onder andere druiven uit Afrika verwerkt die, na een drie weken durende reis per schip, in hoofdzakelijk de Rotterdamse haven worden afgeleverd. Een belangrijke stap in dit verwerkingsproces is het beoordelen van de kwaliteit van de druiven die zijn verpakt in plastic punnets. Drie weken in een schip kán immers gevolgen hebben voor de kwaliteit. Om een ‘nul tolerantie' druif voor de eindklant te bereiken, stond tot voor kort een aantal medewerkers aan een lopende band om de druiven in de punnets visueel te controleren op verschillende aspecten.

Dat kan slimmer

Gearbox werd benaderd met de vraag of de kwaliteitscontrole niet slimmer kon. Na een ontwikkelingstraject werd een compacte machine geleverd die in de bestaande lijn werd geïntegreerd. Het controleproces start met punnets met druiven die via een transportband in de machine onder de camera door worden gevoerd. De foto's worden door de AI beoordeeld en voorzien van een beoordelingscijfer. Afhankelijk van de eisen die op dat moment aan het product worden gesteld, volgt vervolgens de beslissing of een punnet door mag naar de retail of uit de lijn moet verdwijnen. Van Meel: "Of een punnet in orde wordt bevonden, is afhankelijk van onder meer het seizoen en de gewenste kwaliteitsklasse. Deze eisen kun je onderbrengen in een recept dat je eenvoudig kunt inlezen en dat het beoordelingscijfer van de AI omzet naar goed- of afkeur. Wanneer een punnet wordt afgekeurd, wordt hij automatisch uit de lijn verwijderd."

0,3 seconde

Om de snelheid van de lijn op niveau te houden, bedraagt de tijdspanne tussen beoordeling door de AI en de beslissing goed- of afkeur, slechts 0,3 seconde. Uiteindelijk zijn hiermee tot maximaal negentig punnets per minuut te controleren op onder meer schimmel, scheurtjes (lekken), kleur, vocht en vervormde vruchten. Van Meel: "Natuurlijk is ook een vision oplossing geen 100% garantie voor de kwaliteitsborging van de druiven; net als de mens heeft ook deze aanpak geen zicht op de druiven die zich in het centrum van de punnet bevinden. Anderzijds is dat ook niet de plek waar beschadigingen optreden of waar schimmel zich als eerste vormt. Dat is vooral aan de buitenkant waar de druiven tegen de wanden aanzitten en díe kun je weer uitstekend zien en beoordelen. De kwaliteit en hiermee grotere waarde van het eindproduct is wat dat betreft ook het belangrijkste voordeel voor Karsten Europe."

Voorzichtig uitstoten

Bij ‘afkeur' volgt, draait een arm een aantal graden opzij en duwt de punnet op een parallelle transportband. Daar blijft de arm staan totdat duidelijk is hoe de volgende punnet wordt beoordeeld. Is dit ook een afkeur, dan blijft hij in deze stand staan. Is deze punnet in orde bevonden, dan wordt de arm naar de beginpositie teruggestuurd om de punnet in de reguliere lijn toe te laten. De afgekeurde druiven kunnen vervolgens worden herverpakt waarbij de slechte druiven worden weggenomen en er een nieuwe, kwalitatief goede punnet ontstaat.

Simplified Motion Series

Voor de scharende beweging van de arm, koos Gearbox voor de Simplified Motion Serie van Festo . Dit is een volledig elektrische complete aandrijf- en besturingsoplossing die een lineaire beweging maakt en hiermee twee assen laat roteren om de arm te zwenken. Van Meel: "We hebben bewust gekozen om dit elektrisch en niet pneumatisch uit te voeren. Het genereren van perslucht blijft namelijk een relatief dure aangelegenheid. Tevens moet de perslucht van hoge kwaliteit zijn om de beweging in alle gevallen betrouwbaar en nauwkeurig uit te voeren. Gebeurt dat niet, dan heeft de hele oplossing immers geen zin. Hoe slim je vision systeem ook is. In Nederland is deze kwaliteit van perslucht vaak wel te behalen, maar niet overal ter wereld wordt daar de noodzakelijke aandacht aan besteed waardoor perslucht eenvoudig een risico oplevert voor de betrouwbaarheid van je complete oplossing."

Een ander voordeel ziet Van Meel in de extra mogelijkheden die elektrisch aandrijven biedt. Instellingen zijn eenvoudig en nauwkeurig te maken via display, smartphone of tablet. Daarnaast is het mogelijk de machine in de modus ‘storing' te brengen wanneer de SMS - om welke reden dan ook - technisch niet in staat is de sortering uit te voeren."Tot slot communiceert de SMS via IO-Link waardoor we onze oplossing eenvoudig in het ecosysteem van onze machines kunnen integreren maar ook kunnen doorontwikkelen door functionaliteiten toe te voegen. Bij Karsten Europe bijvoorbeeld een extra instelling om punnets van verschillende breedte te kunnen handelen."

De reden om uiteindelijk te kiezen voor Simplified Motion Series was het feit dat Festo binnen één dag een SMS-element - in dit geval een ELGS-BS-60 - ter beschikking kon stellen om te testen.