“Grofweg kunnen we twee 'smaken' vision onderscheiden", vertelt Jan Naessen. De district salesmanager van Cognex die verantwoordelijk is voor het verkoopbeleid in de Benelux, Zweden en Denemarken loopt lang genoeg mee om te weten wat visionsystemen de voedselproducent te bieden hebben. "Enerzijds wordt vision ingezet om biologische producten te kwalificeren. Denk hierbij aan het controleren van groenten en fruit op vorm en kleur. Een tweede domein van vision vinden we aan de verpakkingszijde van het productieproces. Hier wordt er onder andere voor gezorgd dat producten in de juiste verpakking zitten, maar wordt er ook gekeken naar etiketten, datum en lotcodes. Het is met name dit tweede deelgebied waar Cognex zich in heeft gespecialiseerd."
Andere tijden
Tien jaar geleden was een visionsysteem nog alleen weggelegd voor grote bedrijven, waarbij lange tijd met eenzelfde lijn kon worden doorgedraaid. Naessen: “Je moest voor een geïmplementeerd visionsysteem al snel 40.000 euro neertellen. De camera's waren duurder, er waren zware Pc's nodig voor het ingewikkelde rekenwerk, en de programmatuur moest specifiek voor een applicatie geschreven worden. Tel hierbij op dat producten ook toen al vaak in een nieuw jasje gestopt werden en het mag duidelijk zijn dat de investering in vision voor verpakken zelden gerechtvaardigd was. Gevolg was dat verpakken meestal met de hand gebeurde, een grotere hoeveelheid afkeur of een slechtere kwaliteit voor lief nemend. Alleen in gevallen waar wetgeving rondom voedselveiligheid het voorschreef werden visionsystemen toegepast."
Gelukkig zijn de oude argumenten ingehaald door nieuwe technologische mogelijkheden en een beduidend gunstiger kostenplaatje. "Tegenwoordig zijn betere en flexibelere visionsystemen te koop voor een prijs tussen de 2.500 en 9.500 euro", vervolgt Naessen. "En voor wie ook dat te veel is, kan met een visionsensor voor zo'n 700 euro al aan het werk. Goed nieuws voor de bedrijven die moeten automatiseren om het dreigende tekort aan arbeidskrachten het hoofd te kunnen bieden."
Parametreren
Door een time-to-market die steeds korter wordt, zijn twee termen hoog op de agenda van de automatisering terug te vinden: meer rekenkracht en meer flexibiliteit. ln visionland is dit niet anders. De opkomst van steeds krachtigere processoren gecombineerd met slimme software faciliteren het overgaan op steeds kleinere batches, zonder dat hierbij diepgaande visionkennis vereist is. Wat je zowel op vision- als roboticagebied ziet is dat er steeds minder geprogrammeerd en steeds meer geparametriseerd wordt. Dit betekent dat wanneer er op een ander product of een andere verpakking wordt overgegaan, de lijn met een paar muisklikken kan worden aangepast. Maar ook het opzetten van een geheel nieuwe applicatie gaat veel makkelijker dan voorheen. Met intuïtieve software en een onuitputtelijke bibliotheek met metingen en toepassingen, kan met relatief weinig inspanning een applicatie worden gebouwd. Ook 3D-, infrarood- en zelfs röntgencamera's van allerlei fabrikanten worden middels een eigen framegrabber ondersteund. Want uiteindelijk zijn het de rekenkracht en de intelligentie die het verschil maken. Naessen benadrukt dat voorwaarde voor het snel opzetten van een applicatie is dat de producten wel vorm en/of kleurvast zijn. "Voor het opzetten van een kwaliteitscontrole kip, of andere toepassingen die je meer vooraan in het productieproces vindt, is wel degelijk vergaande visionkennis vereist. Specialistische bedrijven hebben deze kennis in huis.”
Systeem of sensor?
Op de vraag of een producent beter uit is met een visionsensor of een visionsysteem is volgens Naessen geen eenduidig antwoord te geven. "Dit hangt helemaal af van de applicatie. Zowel onze Insight systemen als Checkersensoren zijn in een uitvoering te krijgen die aan alle hygiëne-eisen van de voedselverwerkende industrie voldoet. Daarnaast zijn beide oplossingen parametriseerbaar. Een overweging kan natuurlijk de prijs zijn. Maar belangrijker is waarvoor je het precies wilt gebruiken. Met de Checker, die ook de nodige intelligentie aan boord heeft, kan met heel veel frames per seconde de aanwezigheid of afwezigheid van een product of kenmerk gedetecteerd worden. Denk hierbij aan contrast, helderheid of vorm. De uitkomst is altijd ja af nee. Hierbij beschikt de sensor over een eigen lenskit en eigen belichting. Wil je echter gaan meten welke lengte of kleur een product heeft, dan kom je uit bij een visionsysteem. Hierbij staan tal van softwaretools (bijvoorbeeld voorfiltering) ter beschikking om vervolgens te classificeren of om bijvoorbeeld datalotcodes uit te lezen. Ook kan een hogere framerate gehaald worden door het beeld kleiner te maken. Communicatie kan vervolgens verlopen middels R5345, Ethernet, Profinet, IAP-protocol of een OPC-netwerk
Toekomstvisie
Zet de trend van krachtige flexibiliteit zich voort? "Cognex is druk bezig met een klantspecifieke visionsensor voor OEM-ers"? antwoordt Naessen. "Op maat gemaakt, met precies die functionaliteit die gevraagd is. Een echte doorbraak is de verdere integratie en chiptechnologie. Hierbij worden sensor en processor op één chip samengebouwd. Gevolg is dat de traditionele bottleneck is verdwenen en fullframe snelheden van 60 frames per seconde mogelijk worden. Dit zal een heel nieuwe manier van werken tot gevolg hebben. Er zal niet langer getriggerd hoeven te worden wanneer een product in beeld komt. maar er kan continu worden gedraaid. Waar een lotcode zich wanneer ten opzichte van de camera bevindt is niet meer van belang. Een enorme flexibiliteitssprong dus die de mogelijke snelheid van de productstroom minimaal zal verdubbelen."
Steeds makkelijker
Om vergelijkbare redenen ziet ook Martin van der Have, sales engineer bij ABB, robotica een steeds belangrijkere rol in de voedselverwerkende industrie vervullen. "Door verbeterde visiontechniek, maar ook sensortechniek in het algemeen, krijgt de robot steeds betere ogen ter beschikking. Combineer dit met slimmer wordende grijpers en het gevolg is dat ook robotica meer richting het eerste deel van het productieproces oprukt. Waar er voorheen voornamelijk dozen met koekjes gepalletiseerd werden, kregen de robots later ook de blisterverpakkingen in handen. Inmiddels pakken robots de koekjes in en het zal niet lang meer duren of ze zullen zich ook met het deeg kneden bemoeien." Als succesvol voorbeeld waar de robot al voor voedselbereiding wordt ingezet, herinnert Van der Have zich een applicatie waar spek om een geitenkaasje wordt gewikkeld. "Dit is een lastige applicatie. Enerzijds is de wikkelbeweging complex en anderzijds zijn de spekreepjes niet vormvast. Maar het feit dat het werkt en rendabel is, geeft aan dat er voor de robot nog onontgonnen terrein ligt." Een tweede overeenkomst met vision is dat robots steeds makkelijker en dus snelller te programmeren zijn. "Met behulp van software als PickMaster, is het geen probleem snel een programma te genereren dat bijvoorbeeld verschillende typekoekjes die willekeurig van de band afrollen in een bepaald patroon in te pakken. Gecombineerd met parametriseerbare vision en slimme grijpers, worden omsteltijden korter dan ooit tevoren."
Grijpertechnologie
Grijpers zijn er in vele soorten en maten. Zo kunnen producten opgepakt worden met behulp van vacuüm, naalden en zijn er steeds meer grijpers in ontwikkeling die met een grote productvariatie om kunnen gaan. Een bijzonder type grijper dat kan omgaan met de zeer grote variatie kaasdozen die deze branche rijk is, is de multifunctionele vorkgrijper. Het is een van de specialiteiten van Ferdar Automation Technology. De multifunctionele vorkgrijper is een systeem waarbij de dozen op door een servomotor aangedreven plaatsegmenten worden gezet. Welke segmenten zich bij het oppakken in de uitgeschoven toestand bevinden, is afhankelijk van het typedoos dat getild moet worden. Staan de dozen er eenmaal op, waarbij ze tegen de rug (vaste kant) van de grijper zijn gepositioneerd, dan komt van de bovenzijde een klemmechanisme naar beneden, zodat de doos niet meer kan verschuiven. De robotarm beweegt zich vervolgens richting pallet, trekt op de juiste plek en op het juiste moment de juiste segmenten in, terwijl ook het klemmechanisme omhoog komt, en de dozen staan netjes op hun plek. Tot slot zijn in de grijper vacuüm zuignappen geïnstalleerd om de legvellen te kunnen beetpakken.
Ondanks het ogenschijnlijk eenvoudige basisprincipe, brengt de grote flexibiliteit ook de nodige uitdagingen met zich mee. Er moet rekening worden gehouden met eigengewicht, versnellingen en zwaartepunt van de verschillende doosconfiguraties: welke segmenten kan ik het beste ingeschoven of uitgeschoven hebben? Daar komt nog bij dat er meestal met zeer korte vluchttijden gewerkt wordt en er ingewikkelde palletpatronen zijn. Doorgaans wordt erin dergelijke situaties een apart formeerstation in de lijn ingebouwd.
Bron
Liam van Koert, hoofdredacteur Vision & Robotics. Verschenen in VMT 26 jaargang 42.