Meer consistentie dankzij Machine Vision
“Vision-technologie om de kwaliteit van onze kazen te controleren voordat deze het rijpingsproces ingaan is niet nieuw voor onze organisatie. Wel het feit dat we de laatste tijd steeds vaker te maken kregen met foutieve af- of goedkeur. Dit vraagt namelijk om meer menselijke interventie”, zo vertelt Arjan Barelds, Teamleider Pakhuis bij DOC Kaas. “Zeker met de duizenden kazen die hier dagelijks de fabriek verlaten, wil je nagenoeg blindelings op de technologie kunnen vertrouwen. De hoogste tijd dus om het bestaande inspectiesysteem te renoveren en daar waar mogelijk te upgraden, zodat het weer jaren mee kan. Daarom hebben we EKB, een totaalintegrator voor industriële automatisering, robotica en volledige lijnautomatisering, in de arm genomen. De vestiging van EKB in Houten legt zich onder andere toe op het vervaardigen van nieuwe, hoogwaardige in-line inspectiesystemen en/of het upgraden van bestaande vision-systemen.”
Maatwerk
Tim Oosterom, Vision System Engineer bij EKB vertelt: “Voor al onze vision-oplossingen op maat wordt altijd gestart met het uitvoeren van een ‘quick scan’. Hierbij wordt ondermeer het product (lees: kaas) bekeken, nagegaan of het product goed te inspecteren is en de eisen en wensen van de klant worden in kaart gebracht. Op basis van de bevindingen kan vervolgens een vision-systeem op maat worden ontwikkeld, of zoals bij DOC Kaas de volledige software van het bestaande systeem worden vernieuwd, met een plan om in een later stadium de hardware te upgraden”.
Achtergrond
DOC Kaas is een dochteronderneming van één van de grootste zuivelconcerns van Europa, de Duitse DMK Group. Bij de vestiging in Hoogeveen worden 7 dagen per week, 24 uur per dag met een team van 280 medewerkers gepasteuriseerde blokkazen en natuurkazen geproduceerd voor de wereldmarkt. Denk daarbij aan kazen met standaard vetklassen als 20+, 30+, 45+, 48+ en 50+, alsmede ondersoorten zoals Maasdam en Emmenthaler. Voor de vervaardiging van al deze kazen wordt dagelijks rauwe melk aangevoerd bij de Hoogeveense fabriek van Nederlandse en Duitse boeren. Zowel bij de boer, als bij binnenkomst in de fabriek, worden kwaliteitsmonsters genomen. Enerzijds om na te gaan of er antibiotica in zit en anderzijds is dit om te bepalen of de melk chemisch en bacteriologisch helemaal in orde is. Wordt er antibiotica in de melk aangetroffen, dan is de hele partij onbruikbaar. Zijn de monsters wel in orde, dan wordt de melk gekoeld opgeslagen in melktanks op het terrein bij 4 °C. Verder wordt deze fabriek regelmatig bevoorraad met stremsel, zuursel en zout, de overige basisgrondstoffen voor de kaasmakerij. Het overgebleven melkwei wordt verwerkt bij onze eigen weiverwerker Wheyco. Het daarbij vrijkomende water komt via een ‘polisher’ terug naar DOC Kaas om te worden gebruikt als proceswater.
Productieproces
In de voorfabriek wordt van rauwe melk kaasmelk gemaakt door deze af te romen. Vervolgens gaat de kaasmelk via de thermiseur naar de kaasmakerij voor pasteurisatie. Daarna komt de melk in de wrongelbereider terecht. Na een korte rustperiode kunnen het zuursel, het stremsel en andere additieven worden toegevoegd. Als de verkregen massa de juiste gelei-achtige structuur heeft, dan is het mengsel klaar om er kaas van te maken. Het maken van kaas is een proces van uren, sterk afhankelijk van de batchgrootte. De natuurkaas gaat vervolgens via het pekelbad naar een natuurpakhuis met geconditioneerde lucht om daar verder te rijpen en de foliekaas wordt na het pekelbad vacuüm verpakt en rijpt verder in een gekoeld pakhuis.
Kwaliteitsbewaking
De belangrijkste eis bij het vervaardigen van de kazen in deze fabriek is het realiseren van een zo consistent mogelijk product. Een product vrij van vervuiling, vrij van beschadiging, geen open korst en vrij van houtsplinters. Het vision-systeem voor de eindcontrole staat bij DOC Kaas daarom opgesteld in de expeditie. Barelds: “Als we deze controle eerder in het proces zouden uitvoeren, dan komt de kaas bijvoorbeeld wel schoon uit het pekelbad, maar kan er onderweg bij elke behandeling nog van alles misgaan. Bij de plek die we nu hebben geselecteerd voor het inspectiesysteem is dat niet zo. Tussen hier en de klant kan niets meer gebeuren.”
Inspectiesysteem
Oosterom legt uit: “Het hierboven genoemde inspectiesysteem werkt op basis van camerabeelden. Met deze beelden kunnen kwaliteitsafwijkingen worden bekeken. Zo wordt in deze kaasfabriek de boven- en onderzijde van de kaas gecontroleerd, evenals het rijksmerk. Bij DOC Kaas wordt met behulp van dit systeem onder andere nagegaan of er witte, zwarte of bruine vlekjes waarneembaar zijn. De aanwezigheid van dergelijke vlekjes kan een indicatie zijn voor achtergebleven residuen van onderhoud, druppels kaascoating, houtsplinters of andersoortige beschadigingen. Al deze oneffenheden, die van te voren door onze mensen zijn geïnventariseerd, zijn ingeprogrammeerd in onze software, zodat het systeem deze later volautomatisch herkend.”
Aansturing
De hierboven beschreven productielijn wordt volledig aangestuurd door een PLC, die communiceert via een Profibus-netwerk. Alle opgestelde apparatuur, zoals de IPC, de langs de productielijn opgestelde SCADA-systemen en het vision-systeem in de expeditie communiceren met deze MES-laag. Zodra een kaas in de expeditie de afstandssensor passeert, wordt volautomatisch de lijncamera met belichting ingeschakeld om beeldopnames te maken van het passerende product. Omdat er per lijn een beeld wordt opgenomen, heb je veel beelden per seconde. Zodra het lijnbeeld compleet is, wordt het beeld ingeladen in de IPC. Deze binnenkomende beelden worden in de IPC beoordeeld aan de hand van de van te voren ingegeven, en door EKB in eigen beheer ontwikkelde, software-algoritme. Wordt een afwijking geconstateerd, dan gaat er volautomatisch een signaal naar de PLC-besturing en wordt de betreffende kaas in enkele seconden uit het productieproces gestoten richting bufferbaan. Een operator aan de lijn controleert dan visueel of de uitgestoten kaas goed- of afgekeurd moet worden. Als de kaas ten onrechte is afgekeurd dan legt de operator de kaas weer terug op de band en kan deze verder zijn weg vervolgen. Oosterom: “Voor alle verschillende typen kazen in dit proces is slechts één software-algoritme ontwikkeld. Een lastigheid met de ombouw van het hierboven beschreven bestaande systeem was wel de verouderde verlichting. Omdat gewerkt wordt met een lijncamera hoeft per beeld alleen de betreffende lijn te worden verlicht. Met de huidige lamp met een hoge lichtintensiteit was dat lastig, omdat het licht meer verspreid wordt dan gewenst. Daarom hebben we er bij de renovatie voor gekozen om de camera-opstelling ietwat aan te passen. Als de belichting binnenkort wordt vernieuwd, dan wordt dit probleem ondervangen.”
Tenslotte
Barelds licht toe: “Door bovengenoemde renovatie zijn we er in relatief korte tijd tegen geringe kosten in geslaagd om de consistentie van het productieproces aanzienlijk te verbeteren. In de regel wordt een goedkeur van 98% bij het grootste deel van de geproduceerde kazen nu moeiteloos gehaald. En bij de oudere kazen, met meer kleurverschil, is een goedkeur tussen 95 en 97% acceptabel. Het geoptimaliseerde inspectiesysteem is inmiddels zodanig intelligent gemaakt dat een kaas, die eerder door het systeem is uitgestoten en na de visuele controle door de operator weer op de band is teruggelegd, bij een tweede controle wel wordt goedgekeurd.”
