Durchgehende Blicke
Siegelnahtinspektion mit Hyperspectral Imaging
Die 1902 gegründete Privatkäserei Bergader vertraut bei der Herstellung ihrer Käsespezialitäten neben traditionellem Handwerk auch auf modernste Technik. Bei der Verpackung der Blauschimmelkäsesorte Bergader Edelpilz kommt erstmals ein Hyperspectral Imaging Bildverarbeitungssystem zum Einsatz.
Bild 1 | Geschnittene Käseportionen werden in die Unterschalen der Verpackung eingelegt und danach mit einer Folie von oben versiegelt.
Ein hyperspektrales Bildverarbeitungssystem überprüft an bis zu 145 Käseverpackungen pro Minute, ob die Siegelnähte korrekt sind. (Bild: Stemmer Imaging AG)
„Meines Wissens gibt es weltweit noch keine andere Anlage zur Lebensmittelproduktion, bei der ein hyperspektrales Bildverarbeitungssystem die Kontrolle der Siegelnaht an der Verpackung übernimmt und damit 100% sicherstellt, dass jede einzelne Käsepackung den Anforderungen an die Dichtheit entspricht“, sagt Markus Leibold. Leibold ist als Gebietsverkaufsleiter von Minebea Intec, Hersteller von Wäge- und Inspektionslösungen und Lieferant des neuen Systems zur Siegelnahtinspektion, für die Betreuung von Bergader zuständig. Er und das Entwicklungsteam von Minebea Intec aus Aachen waren von Anfang an dabei, als über eine vollautomatisierte Lösung für die Inspektion von Siegelnähten am Bergader-Firmensitz im bayerischen Waging am See nachgedacht wurde.
Wichtig ist die korrekte Ausführung einer solchen Siegelnaht vor allem deshalb, weil nur mit einer absolut dichten Verpackung das errechnete Mindesthaltbarkeitsdatum erreicht werden kann. Schon kleinste Verunreinigungen oder Beschädigungen können zu undichten Verpackungen und damit zum Verderben der Lebensmittel führen. Erschwert wurde die Siegelnahtinspektion durch eine Vorgabe aus dem Marketing von Bergader: Die Verpackungen sollten im besten Fall auf der Oberseite vollständig bedruckt sein. Schnell wurde klar, dass konventionelle Visionsysteme im sichtbaren Lichtspektrum aus diesem Grund nicht in Frage kamen und letztendlich nur die manuelle Inspektion mit all ihren Nachteilen bleiben würde.
Hyperspectral Imaging als Option
Bild 2 | Von links laufen die Käseverpackungen zur Prüfung durch das Hyperspektral und
das direkt anschließende Röntgensystem. (Bild: Stemmer Imaging AG)
Um die genannten Risiken auszuschalten suchten der bei Bergader für die technische Planung einer neuen Produktionsstraße zuständige Manuel Pichler gemeinsam mit dem Entwicklungsteam von Minebea Intec nach einer geeigneten Technologie. Sie setzten zunächst auf ein Röntgensystem, das in der Anlage bereits zur Erkennung von Fremdkörpern eingeplant war. „Mit dem System konnten wir Fehler an den Siegelnähten jedoch nicht 100% zuverlässig erkennen“, so Leibold. Torsten Schmitz, Leiter für Röntgeninspektion bei Minebea Intec, erinnerte sich zu diesem Zeitpunkt an eine von Stemmer Imaging durchgeführte Hyperspectral Imaging Schulung und kontaktierte die Bildverarbeitungsspezialisten zu diesem Thema. „In einem Gespräch über die vorliegenden Anforderungen der neuen Anlage bei Bergader schlug mir Jörg Schmitz, Vertriebsspezialist für die Lebensmittelbranche bei Stemmer Imaging, dann vor, die Siegelnahtprüfung mit dieser Technologie vor Ort zu testen“, beschreibt Leibold den nächsten Schritt. Das Aachener Entwicklungsteam konzipierte daraufhin gemeinsam mit Stemmer Imaging die erste Anlage zur Siegelnahtprüfung auf Basis der Hyperspektralanalyse.
Bereits kurze Zeit später erfolgten Vorort-Tests mit einem Bildverarbeitungssystem auf Basis einer FX17-Hyperspektralkamera von Specim. „Die Ergebnisse waren von Anfang an sehr vielversprechend und bestätigten schnell, dass diese Technologie für diese Anwendung perfekt geeignet ist“, so Bergader-Ingenieur Pichler. Die besondere Stärke der Hyperspectral Imaging Systeme (HSI) ist ihre spektrale Auflösung: Mit Hilfe der Transmissionseigenschaften von langwelligem Licht können Verunreinigungen der Siegelnaht durch Käsekrümel oder andere Fremdkörper selbst durch bedruckte Kunstofffolien sicher detektiert werden. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass das überdeckende Kunststoffmaterial durchlässig für Licht im SWIR-Bereich ist. Die Siegelnahtprüfung bei Bergader stellt daher einen perfekten Anwendungsfall dar: Fehlstellen oder unerwünschte Stoffe werden durch die Siegelfolie hindurch zuverlässig identifiziert.
