INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2023

WÄRMEBILDKAMERAS IN DER

WÄRMEBILDKAMERAS IN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE BERÜHRUNGSLOSE TALENTE In der Lebensmittelindustrie muss die Temperatur leicht verderblicher Waren während des gesamten Produktions-, Transport-, Lager- und Verkaufsprozesses sorgfältig kontrolliert werden. Wärmebildkameras können die entscheidenden Prozesse so automatisieren, dass sie das Risiko menschlicher Fehler und gleichzeitig die Kosten reduzieren. Wärmebildkameras kommen zur automatischen und berührungslosen Temperaturmessung in vielen Bereichen der Lebensmittelverarbeitung zum Einsatz. Diese reichen von der Kontrolle von Ofenprodukten wie Backwaren oder der Prüfung einer Mikrowellentrocknung von Getreide über die Prüfung der Ofentemperatur bis hin zur Untersuchung von Laschenklebstoff an Faltkartons. Im Wesentlichen besteht die Messtechnik aus einer Wärmebildkamera (Flir) und der dazugehörige Software, die es ermöglicht die Messdaten zu sammeln, auszuwerten und zu visualisieren. Herzstück der benutzerfreundlichen Kameras sind intelligente Sensoren. Die Ausstattung mit Firmware und Kommunikationsschnittstellen prädestiniert sie für die automatische Prozesskontrolle und Prozessoptimierung, etwa in der Prüfung von Verpackungsdichtungen und zur Verbesserung der Effizienz in anderen Lebensmittelverarbeitungsverfahren. Dank der Software eines Drittanbieters lassen sich diese Tools einfach in automatische Bildgebungssysteme integrieren. THERMOGRAFIE FÜR DIE PRODUKTSICHERHEIT Wärmebildtechnik ist das gängigste und wichtigste Tool zur Qualitätssicherung. Ein Beispiel aus der Praxis ist die Verarbeitung von Fleischwaren. Eine festinstallierte Wärmebildkamera erfasst die Temperatur von Hähnchenstreifen, wenn diese einen Durchlaufofen verlassen. So soll gewährleistet werden, dass das Fleisch zwar gar, aber nicht überkocht und trocken ist. Ein geringerer Feuchtegehalt zieht zudem einen Ertragsverlust in Bezug auf das Gewicht nach sich. Wärmebildkameras können auch zur Inspektion von Vorbereitungslinien mit Mikrowellen eingesetzt werden. Neben einer Verbesserung der Produktqualität und -sicherheit kann so der Gesamtdurchsatz erhöht werden. Die geringeren Energiekosten sind ein weiterer Vorteil. ÜBERWACHUNG VON DURCHLAUFÖFEN Neben der Prüfung von gekochten Lebensmitteln können Wärmebildkameras auch zur Überwachung von Durchlauföfen eingesetzt werden. Sie können sogar Teil einer Feedbackschleife zur Kontrolle der Ofentemperatur sein. Ein weiteres Anwendungsgebiet von Wärmebildkameras für Durchlauföfen ist die Überwachung einer einheitlichen Temperatur auf der gesamten Breite des Ofenlaufbands. Wenn ein Heizelement in einem Elektroofen defekt ist oder die Hitze in einem Konvektomat unregelmäßig verteilt ist, könnte eine Seite des Produkts eine geringere Temperatur aufweisen als die andere. Solche Fehler werden im Handumdrehen erkannt und tragen zur Verbesserung der Qualität bei, bevor größere Produktmengen entsorgt werden müssen. 46 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/03 www.industrielle-automation.net

SOFTWARE ZUR MUSTERERKENNUNG INSPIZIERT FEHLERHAFTE VERPACKUNGEN Mit der richtigen Software können Wärmebildkameras Gegenstände und Muster in den Wärmebildern erkennen. Eine Anwendung der Musterbestimmung ist beispielsweise die Produktion von Tiefkühlgerichten. Bei der thermischen Bildgebung kann eine Mustererkennungssoftware für die korrekte Abfüllung in Verpackungsfächer verwendet werden. Auch lassen sich wärmedichte Cellophanabdeckungen bei Mikrowellengerichten automatisch inspizieren. Eine Wärmebildkamera erkennt die Wärmestrahlung, die von einer undichten Cellophan-Wärmedichtung ausgeht. Durch die Auswertung des Wärmebilds mit einer Bildgebungssoftware lässt sich die Temperatur an der Verpackung überprüfen. Dabei werden das geometrische Muster im Bild und seine Temperaturen mit den Temperaturen in einem gespeicherten Muster verglichen. Eine Zusatzfunktion in einem solchen System wäre die Lasermarkierung einer undichten Verpackung, sodass diese nach der Inspektion aussortiert werden kann. UNVERSEHRTHEIT VON KLEBEVERBINDUNGEN AUF KARTONAGEN ERMITTELN Die Unversehrtheit von Kartons für Lebensmittelverpackungen wirkt sich indirekt auf die Produktsicherheit aus. Zu den preisgünstigsten Methoden, Verpackungskartons zu verschließen, gehört das Auftragen von Heißkleber auf die Kartonlaschen. In der Vergangenheit wurden Klebeverbindungen geprüft, indem mehrere Proben aufgerissen wurden. Dieses Verfahren war zeitaufwendig und kostspielig. Die bessere Variante: Da der Kleber heiß aufgetragen wird, kann eine Wärmebildkamera diese Wärme durch den Karton hindurch sehen und das Muster und die Menge des aufgetragenen Klebstoffs prüfen. Die Kamera wird dabei so eingestellt, dass sie vordefinierte Bereiche der Laschen überprüft, an denen Klebstoff aufgetragen werden sollte. So erkennt sie die aufgetragene Menge und die Temperatur des Klebstoffs. So lässt sich prüfen, ob eine Verpackung ordnungsgemäß ist. Fehlerhafte Verpackungen werden dann umgehend aus der Fertigungslinie entfernt. Die Daten werden zur Trendanalyse automatisch in das Qualitätssicherungssystem übernommen, sodass eine Warnung ausgegeben werden kann, wenn zu viele Verpackungen den Test nicht bestehen. ÜBERWACHUNG VON ABFÜLLVORGÄNGEN Eine weitere Anwendung für Wärmebildkameras ist die Überwachung von Abfüllvorgängen. Auch wenn dieser Punkt nur selten die Produktsicherheit betrifft, wirkt er sich auf den Ertrag und die Konformität des Produkts aus. Es können unterschiedliche Bereiche einer Flasche definiert und zur Auslösung eines Alarms herangezogen werden, sodass Flaschen weder unter- noch überfüllt werden. TEMPERATURMESSUNGEN: AUTOMATISIERT ZUM OPTIMALEN MESSERGEBNIS Die derzeit für Wärmebildkameras verfügbare Anwendungssoftware umfasst eine Vielzahl von Funktionen, die für die automatische Lebensmittelverarbeitung geeignet sind. Die Software ergänzt die in Wärmebildkameras integrierte Firmware. Die Bildgebungswerkzeuge und -bibliotheken in diesen Paketen sind von der Hardware und Sprache unabhängig. Dadurch können Lebensmitteltechniker Wärmeüberwachungs- und Kontrollsysteme schnell in ihre Prozesse integrieren. Die Kameras selbst bieten unterschiedliche Betriebsmodi – je nach Einsatzgebiet und Messbedingung. Zu den typischen Funktionen gehören ein Spotmesser und Bereichsmessungen. Der Mit Wärmebildkameras können Anwender automatische und berührungslose Temperaturmessungen in vielen Bereichen der Lebensmittelverarbeitung durchführen Spotmesser ermittelt die Temperatur für einen bestimmten Punkt. Die Bereichsfunktion isoliert einen ausgewählten Bereich eines Gegenstands oder einer Anordnung. Zusätzlich zur Auswahl des Temperaturmessbereichs kann der Benutzer bei den meisten Kameras eine Farbskala oder Grauskala festlegen. Die Bereichsfunktion wird meistens für Durchlauföfen verwendet, da gekochte Lebensmittel häufig unregelmäßig auf dem Laufband angeordnet sind. Dabei wird die maximale und minimale Temperatur in einem definierten Bereich erfasst. Weicht der Temperaturwert von einem vorab definierten Grenzwert ab, wird der Bediener über einen Alarm informiert. So kann direkt in den Prozess eingegriffen, die Ofentemperatur angepasst oder das fehlerhafte Produkt selektiert werden. TEAMWORK: IR- UND TAGESLICHTKAMERA Bei einer lokalen Überwachung können die digitalen Ein- und Ausgänge der Kamera zur direkten Auslösung eines Alarms ohne zusätzliche Software verwendet werden. Die Lebensmittelverarbeitung profitiert jedoch häufig von übergeordneten Analysefunktionen, die in Software von Drittherstellern auf PCs verfügbar sind. Für diese sofort einsatzbereite Lösung ist kein Anwendungsquellcode erforderlich. Da diese Software die gängigen Schnittstellenstandards für Bildgebungsanwendungen wie GigE Vision und GenICam aufweist, unterstützt sie zahlreiche Funktionen. Eine einzelne Wärmebildkamera kann mehrere Aufgaben erfüllen oder zur Erfassung anderer Eigenschaften mit einer Tageslichtkamera kombiniert werden. Bilder: Flir www.flir.de UNTERNEHMEN Flir Systems GmbH Berner Str. 81, 60437 Frankfurt am Main AUTOR Joachim Templin, Sales Manager – R&D/ Science & Automation, Solutions Sales EMEAI, Frankfurt am Main www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/03 47