Gecontroleerd sorteren van fruit

Stas ontwikkelde met de hulp van Festo een verpakkingsmachine met aandacht voor een mooie productpresentatie.

Bij de automatisering van het sorteren en verpakken van fruit wordt een hoge capaciteit nagestreefd. Tegelijkertijd moeten de machines met de nodige omzichtigheid omgaan met de delicaatheid van de producten. Machinebouwer Stas, een machinebouwer uit Glabbeek (50 km oostelijk van Brussel) is gespecialiseerd in dergelijke oplossingen. Samen met Festo in Vilvoorde heeft de onderneming een machine ontwikkeld om het fruit na het sorteren op een gecontroleerde manier in bakjes te leggen.

Presentatie

In de fruitsector wordt steeds meer aandacht besteed aan de presentatie van producten. De vruchten moeten zo worden verpakt dat de steeltjes allemaal in dezelfde richting wijzen. Appels worden bovendien zo in de schaaltjes gelegd dat hun mooiste, blozende kant naar boven ligt. Met de nieuwe machine van Stas wordt het esthetisch vullen van verpakkingen geautomatiseerd.

Na het controleren en sorteren van het fruit volgt het verpakken. Dat gebeurt nu nog vaak manueel om een zo mooi mogelijke presentatie te krijgen. Met de nieuwe machine is Stas erin geslaagd dat proces te automatiseren. Centraal hierin staat een vision-systeem met kunstmatige intelligentie dat elk stuk fruit langs alle kanten bekijkt om te beoordelen hoe het in de verpakking gelegd moet worden. Bovendien wilde Stas een universele machine ontwikkelen die voor diverse fruitsoorten kan worden gebruikt.

Omdat duidelijk was dat dit een complex en omvangrijk project zou worden, zocht Stas een partner. Deze moest de kennis in huis hebben om alle aspecten van de machine mee te ontwikkelen en die wilde meedenken om tot een zo goed mogelijk eindproduct te komen. Festo kon voorstellen doen en optimalisaties doorvoeren om tot een goed resultaat te komen. Beide bedrijven werkten eerder al samen aan de ontwikkeling van een portaalrobot die grote fruitbakken kan legen in een waterbak.

Tumblers

Centraal in de verpakkingsmachine staat een unit die speciaal voor deze toepassing ontwikkeld werd en die een tumbler genoemd wordt. Het is een kuipje met onderin twee transportbandjes waarmee fruit kan worden gekanteld en geroteerd. In de machine bevinden zich acht tumblers, met daarboven camera’s waarvan de beelden naar een neuraal netwerk worden gestuurd. Dat gaat in de beelden op zoek naar de positie van het steeltje. Bij appels kan op dat moment ook worden bepaald waar de rode kleur zit die men in de verpakking bovenaan zichtbaar wil hebben.

Aan de andere kant van de machine bevindt zich een tweede vision-systeem met een 3D-camera die de trays scant. Dit vision-systeem bepaalt de posities en de oriëntaties van deze holtes en kan ook opvolgen welke de lege plaatsen zijn.

Op basis van die gegevens wordt in een Festo PLC het verwerkingssysteem aangestuurd. Dat bestaat uit een brug die zich tussen de tumblers en de verpakking verplaatst met daarop vier koppen die telkens één stuk fruit kunnen meenemen. Elke kop zit op een lineaire as die dwars op de brug staat en vier locaties in een tray, als ze beschikbaar zijn, simultaan kan vullen. De verticale beweging van elke kop wordt gerealiseerd met een telescoop met zowel een pneumatische als een elektrische slede waarbij de eerste zorgt voor de snelheid van de beweging en de tweede voor de precisie. Elke kop kan ook nog eens roteren om het fruit in de juiste richting te leggen.

Capaciteit

Van zo'n machine wordt een hoge capaciteit verwacht. Heel wat keuzes in het ontwerp zijn erop gericht om dat mogelijk te maken. Zo de tumblers er bijvoorbeeld voor dat het fruit aan alle kanten wordt bekeken. Maar ze worden ook gebruikt om elk stuk correct te oriënteren zodat er in de hantering nadien minder bewegingen nodig zijn, wat de snelheid verhoogt. De keuze voor een telescopische as is ook gemaakt om een hogere snelheid te realiseren.

Ook zijn toevoegingen gedaan om de machine absoluut betrouwbaar te maken, wat cruciaal is voor een maximale capaciteit. Zo zitten er liftjes tussen de aanvoerband en de tumblers die garanderen dat er telkens slechts één stuk fruit wordt meegenomen. Een speciaal geschreven algoritme kiest de optimale posities voor het fruit om dat met een minimum aan bewegingen neer te leggen. Daarbij wordt rekening gehouden met het feit dat de koppen op de brug wel ten opzichte van elkaar kunnen bewegen maar elkaar niet kunnen kruisen.

De machine is voldoende flexibel om verschillende soorten fruit te verpakken. De operator heeft een aanraakscherm waarop hij of zij kan aangeven om welk soort fruit het gaat en of er bij het verpakken rekening gehouden moet worden met de oriëntatie en de kleur. De rest gaat automatisch, inclusief de detectie van de afmetingen van de verpakking en de vorm van de trays. Op die manier is de machine meer inzetbaar en kan er ook gekeken worden naar meer dan enkel fruit, zoals paprika’s.

Met de nieuwe verpakkingsmachine kan nu een volledige lijn gebouwd worden die het hele traject van handling, sorteren en verpakken automatiseert. In de fruitsector hebben veel bedrijven te maken met een personeelstekort. Met de automatiseringsoplossingen kan Stas daaraan tegemoetkomen.

Foto: Festo