24/03/2017
Door Liam van Koert
Zo’n vier jaar lang werd er door gerenommeerde Europese bedrijven, universiteiten en kennisinstellingen aan gewerkt: de PicknPack lijn. En eind 2016 vond in het Engelse Lincoln de laatste demonstratie plaats. Wat waren de resultaten en hoe nu verder? We vragen het Gert Kootstra, Expertise Leader Computer Vision van de Universiteit Wageningen.
“PicknPack is een Europees project waarin 14 partijen samenwerken om de verpakkingslijn van de toekomst te ontwikkelen”, roept Kootstra in herinnering. “Zo’n vier jaar geleden ontstond het idee om een flexibele verpakkingslijn te ontwikkelen die kan worden ingezet voor het volledig automatisch verpakken van veel verschillende voedselproducten.” Volgens Kootstra was iets dergelijks nog niet op de markt omdat het robuust omgaan met een zeer grote productvariatie niet zo gemakkelijk is. Wanneer je naar robots in de automotive kijkt dan voeren ze telkens dezelfde handeling uit en is ook de geometrie van de producten volledig in CAD-modellen vastgelegd. Maar wanneer je werkt met natuurlijke producten dan is dat een ander verhaal. Hier is feitelijk geen enkel product hetzelfde, wat automatisering een stuk ingewikkelder maakt. Je hebt veel flexibelere systemen nodig om de variatie het hoofd te bieden.”
Voorzichtig grijpen
Hoe dit is opgelost? Kootstra neemt ons mee naar het beging van de lijn. “De PicknPack lijn begint met een thermovormer. Nu is een thermovormer een redelijk standaard ding. Door folie over een mal te leggen en deze te verwarmen, kan je plastic bakjes maken. Deze thermovormer heeft echter iets extra’s. De mal is middels een soort legosysteem met blokjes in elke gewenste vorm samen te stellen, zodat je eigenlijk oneindig veel soorten en maten bakjes en lay-outs kunt produceren.” We lopen naar het tweede onderdeel: de robotmodule. Hier worden producen - in dit geval trostomaten - vanuit een krat in de zojuist gevormde verpakking gelegd. Dat lijkt gemakkelijker dan het is en een hoofdrol is weggelegd voor een flexibele grijper en een 3D-stereovisionsysteem. Kootstra: ”Het product moet op een robuuste manier worden gegrepen zonder het te beschadigen. In het geval van de tomaten gebruiken we hiervoor een speciale door Lacquey ontwikkelde underactuated grijper die met één motor en slimme mechanica de grijpkracht netjes over de verschillende vingers verdeelt en ook goed om de tomaten heen grijpt. Wil je kipfilets oppakken, dan is de grijper snel uit te wisselen voor een pneumatische grijper. Ook die hebben we ontwikkeld en getest, en ook hier gelden dezelfde robuuste, maar toch voorzichtige criteria.”
Lastige tomaat
Welke grijper je ook gebruikt, het succesvol grijpen begint bij een precieze visuele waarneming. Voor PicknPack maakte Kootstra gebruik van een actieve stereovisioncamera, een Ensenso, en een rgb-camera. “Door heel veel beelden aan te bieden leren we het systeem hoe een tomaat eruit kan zien. Wat zijn bijvoorbeeld de variaties in kleur, in vorm en hoeveel tomaten kunnen er aan een tros hangen? Met probalistische modellen bepalen we vervolgens de meest waarschijnlijke visuele interpretatie van de data. Dus waar liggen de producten in het krat en welke tomaat hoort bij welke tros.” De tomaat is volgens Kootstra een lastig product omdat hij redelijk transparant is. “Als je in het donker met een zaklamp op een tomaat schijn, dan zal je zien dat hij overal oplicht. Het licht gaat vrij diep het product in en weerkaatst vervolgens naar alle kanten. Voor de stereovisionalgoritmes die we voor de matching gebruiken, is dat een lastige eigenschap. Om de tomaten toch goed te kunnen zien, hebben we daarom nauw samengewerkt met Phaer uit Gentbrugge. Zij zijn naast de leverancier van de Ensenso, zelf ook visionexpert. Mede dankzij hun hulp hebben we de instellingen van de camera en de patroonprojector dusdanig voor het kijken naar tomaten geoptimaliseerd, dat we er ook in lastigere lichtcondities toch betrouwbare beelddata uit halen.”
Kwaliteit aanbieden
Missie geslaagd. De tros is gezien, gepakt en in zijn eigen bakje gelegd. Het is nu tijd voor het controleren van de kwaliteit. Dit gebeurt in de kwaliteitscontrolemodule, waarin een 5-tal metingen worden gedaan. Kootstra: “We willen elk product dat op de lijn ligt individueel beoordelen op zijn kwaliteit. Hiertoe hebben we een kwaliteitsmodule met vijf verschillende sensoren ontwikkeld. Het betreft een aantal optische sensoren, maar ook een microgolfsensor en een röntgensysteem, waarmee we tot op productniveau kunnen tracken en tracen. Alle sensorendata en hun interpretatie kunnen we vervolgens realtime op de verpakking printen. Ook kunnen we met een QR-code die naar een database linkt, alle kwaliteits- en productiegegevens ontsluiten. Dit is natuurlijk waardevol voor producenten die kwaliteit op een betrouwbare manier willen bewaken. Maar het biedt ook kansen voor retailers. In het geval van de tomaat bijvoorbeeld kunnen we meten hoe zoet deze is en deze informatie aan potentiële kopers aanbieden. Maar ook kunnen we kijken of de kip in een salade wel goed is gegaard en of deze niet te droog is. Inzicht in dit soort gegevens geeft winkelende consumenten een veilig gevoel, waardoor ze eerder geneigd zullen zijn het product te kopen.”
Tot slot de vraag hoe het nu verder gaat. Kunnen voedselproducenten binnenkort een PicknPacklijn bestellen? Helaas blijkt dat niet het geval. Kootstra: “We hebben laten zien dat flexibel verpakken haalbaar is en we hebben erg veel kennis en ervaring opgedaan die we zo veel mogelijk willen delen. Dat doen we bijvoorbeeld tijdens workshops, waarvan er in ieder geval nog één in september plaatsvindt. Maar uiteindelijk zullen de verschillende onderdelen van de lijn weer naar hun rechtmatige eigenaren terugkeren is het aan de industrie om de opgedane kennis in hun toekomstige verpakkingslijnen toe te passen.”