Industrielle Bildverarbeitung - auf der Suche nach den attraktivsten Früchten

Qualitätskontrolle von Gemüse und Obst - Ausmessen und Sortieren
Matrox Imaging Library (MIL) verarbeitet die Bilder. Mit Binarisierung und Teilchenanalyse erfolgt die Trennung der Früchte vom Hintergrund und die Bestimmung von Größen wie Feret-Durchmesser und Ausdehnung. Für die Verarbeitung der Farbinformation werden HLS (Farbe, Helligkeit, Sättigung) Farbraumkonvertierung und statistische Funktionen verwendet. Mit mathematischer Faltung und anderen spezifischen Algorithmen werden Stiele und Kerne erkannt und beschädigte Früchte aussortiert. (PresseBox) (München, ) Mehr als 30 Prozent des für nordamerikanische Verbraucher geernteten Obstes und Gemüses werden aufgrund von Schönheitsfehlern bereits vor Auslieferung in die Geschäfte entsorgt. Ein Apfel ist zu klein, ein Pfirsich hat die falsche Farbe oder eine Gurke ist unförmig. "Mangelhafte" Produkte, die in die Supermärkte gelangen, können meistens nicht verkauft werden und landen letztendlich auf Müllhalden. Angesichts der immer höheren Kosten für Lebensmittel und des globalen Versorgungsmangels, sollte es im Interesse der Erzeuger, Verpackungsbetriebe, Händler und Konsumenten sein, dieser Verschwendung Einhalt zu gebieten.

MAF Roda Agrobotic ist ein französisches multinationales Unternehmen, das Systeme zum Sortieren, Verpacken, Reinigen und Palettisieren für frisches Obst und Gemüse entwickelt und herstellt. MAF Roda unterstützt die Verpackungsbetriebe dabei, die Produktivität zu erhöhen und nur Produkte zu verarbeiten, die den Vorgaben an Größe, Form, Farbe und Zustand entsprechen.

Die Vorgeschichte
Seit 1962 fertigte MAF Roda mechanische Sortiermaschinen für das immer größer werdende Obstanbaugebiet im Südwesten Frankreichs. 1979 hat Philippe Blanc, ein Absolvent der École Nationale d'Ingénieurs (Tarbes, Frankreich), in Zusammenarbeit mit zehn Kommilitonen das erste elektronische automatische Sortiersystem gebaut, welches die mechanischen Sortierer ersetzt hat.
Heute verfügt das Unternehmen MAF Roda über 18 Niederlassungen und 40 Vertriebsrepräsentanten in den wichtigsten lebensmittelproduzierenden Gebieten Amerikas, Europas, Afrikas und Asiens. Der Familienbetrieb wird bereits in der dritten Generation, den fünf Söhnen von Philippe Blanc, geführt. Im Jahr 2008 betrug der Jahresumsatz von MAF Roda 90.732.000 €. Damit gehört die Firma zu den größten Herstellern von Ausrüstungen für die Bearbeitung von Obst- und Gemüseprodukten.

Das Ausmessen und Sortieren der Früchte
MAF Roda entwickelt und fertigt verschiedene Typen von sogenannten "Sizers". Das sind Förderbänder mit einem oder bis zu zehn parallelen Bändern und einem oder bis zu 64 Ausgängen, die verschiedene Arten von Früchten - von Cherrytomaten bis hin zu Melonen - verarbeiten können. Die Verarbeitungsleistung der Maschine hängt von der Anzahl der Bänder und von der Anzahl der Ausgänge ab. Pro Band werden 10 bis 15 Früchte pro Sekunde verarbeitet. Die Anzahl der verschiedenen Kategorien, nach denen die Maschine sortieren kann, variiert je nach Anzahl der Ausgänge.
Eines dieser Systeme ist das GLOBALSCAN(r), ein komplexes, voll automatisiertes Visionsystem, das Früchte sortiert, wenn sie sich entlang des Sizers bewegen. Mit diesem System können Früchte gemäß genau festgelegten Qualitäts- und Farbkriterien sortiert und verpackt werden. Minderwertige Früchte werden sofort aus dem Produktionsprozess genommen, was wiederum die Bearbeitungs- und Verpackungskosten reduziert.
Das Visionsystem integriert hochauflösende, proprietäre Doppelsensor-CMOS-Kameras (eine Farb- und eine Infrarotkamera pro Band), Erfassungsboards und LED-Beleuchtung. Von jeder sich vorwärtsbewegenden und sich drehenden Frucht werden 20 Farb- und 20 Infrarotbilder aufgenommen und somit 100 % der Oberfläche erfasst. Das Visionsystem kann die Größe optisch bestimmen (Umfang oder maximaler Durchmesser, Volumen), kann nach Farben sortieren (acht verschiedene Kriterien) und äußerliche Beschädigungen der Frucht erkennen.

Die Bilder werden dann unter Verwendung der Werkzeuge der Matrox Imaging Library (MIL) verarbeitet. Mittels Binarisierung und Teilchenanalyse erfolgt die Trennung der Früchte vom Hintergrund und die Bestimmung von Größen wie Feret-Durchmesser und Ausdehnung. Für die Verarbeitung der Farbinformation werden die HLS (Farbe, Helligkeit, Sättigung) Farbraumkonvertierung und statistische Funktionen verwendet. Mittels mathematischer Faltung und anderer spezifischer Algorithmen werden Stiele und Kerne erkannt und Früchte aussortiert, die eine beschädigte Haut oder schwarze Punkte bzw. Schorf haben.

Das System verfügt über eine intuitiv bedienbare Anwenderschnittstelle mit 3D-Display, über die Operatoren in Echtzeit Qualitäts- und Sortierparameter einstellen können. Für spätere Anwendungen können die Parameter auch gespeichert werden. Mit GLOBALSCAN(r) werden die erfassten Daten analysiert und Statistiken über Erzeuger, Anbaugebiete, Felder oder Fruchtarten erstellt. In diesen Statistiken sind die Daten der aktuell verarbeiteten Charge hinsichtlich Größe, Gewicht, Durchmesser, Farbe und Qualität ersichtlich.

Von der Stange oder Marke Eigenbau?
Vor der Verwendung von MIL haben die Ingenieure von MAF Roda ihre eigene Bildverarbeitungsbibliothek in C entwickelt, einschließlich Optimierungen unter Verwendung von MMX/SSE-Befehlssätzen. Anfangs machte man sich Sorgen darüber, dass eventuell Abstriche an der Leistung hingenommen werden müssen, wenn die Anwendungsentwicklung mit einer handelsüblichen Bibliothek wie MIL erfolgt, weil diese Werkzeuge für allgemeine Anwendungen und nicht für MAF Rodas "eigene" Funktionen entwickelt wurden.

"Wir sind froh darüber, dass die Funktionen von MIL sehr schnell und leistungsfähig sind. Jetzt können wir mehr Zeit in unsere eigentliche Arbeit investieren und die MIL-Funktionen verwenden, ohne Zeit für das Schreiben eigener Funktionen zu verschwenden. Außerdem ist die Stabilität der Matrox Imaging Library sehr gut", erläutert Michel Rodière, Electronics Department Manager. "MIL hat definitiv unsere Produktivität verbessert. Im Vergleich zu unserem früheren Arbeitsaufwand konnten wir mit MIL unsere Programmierzeiten verkürzen. Außerdem ist der Code von MIL einfacher zu lesen und zu verstehen, wenn mehrere Programmierer am gleichen Projekt arbeiten."

Ausblick
MAF Roda hat die Matrox Imaging Library (MIL) 8 Ende 2007 bewertet. Die erste Produktionsmaschine hatte im November 2008 ihr Debüt. Mittlerweile wird MIL 9 eingeführt, um von der Unterstützung für .NET development und 64-Bit Windows(r) zu profitieren. Außerdem beabsichtigt man, die in MIL 9 verfügbaren Werkzeuge für die Farbanalyse zu verwenden.

Direkt Link zur Matrox Imaging Library:
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