Effiziente Reinigung von Lebensmitteltanks

Branche: Lebensmittel | Kunde: Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit Fraunhofer IVV  

Im Rahmen eines Forschungsprojekts hat Balluff eine maßgeschneiderte Kameralösung für ein intelligentes, autonom operierendes Tankreinigungssystem entwickelt.

Die hochintegrierte und miniaturisierte Sensortechnik mit der Kamera als zentralem Element wird durch eine selbstoptimierende Prozesssteuerung ergänzt. Dieses Zusammenspiel ermöglicht eine bedarfsgerechte Reinigung des gesamten Tankraums. So lassen sich Zeit und Ressourcen einsparen, was den Energieverbrauch senkt und zu einer nachhaltigeren Produktion beiträgt. 

Die Situation und Herausforderung

Den ersten Schritt hin zu einer effizienten, automatisierten Reinigung ermöglichte ein am Fraunhofer IVV entwickeltes System. Der Adaptive Jet Cleaner (AJC) ermöglicht es, durch frei programmierbare Reinigungsbahnen gezielt jeden Punkt in einem Tank anzusteuern. Dank vorprogrammierter Reinigungsabläufe, die auf der Geometrie des Tanks und dem erwarteten Verschmutzungsgrad basieren, konnte die Reinigungszeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um bis zu 25 % verkürzt werden. Allerdings blieb ohne ein kontinuierliches Monitoring des Reinigungsgrades weiteres Optimierungspotenzial ungenutzt.

Die maßgeschneiderte Kameralösung

Durch die enge Zusammenarbeit mit Projektpartnern entwickelte der Balluff-Geschäftsbereich CDE (Custom Design & Engineering) eine maßgeschneiderte Kameralösung, die optimal an die speziellen Anforderungen der Umgebung sowie den begrenzten Bauraum angepasst wurde. Die Integration der Kamera in den bestehenden Reinigungskopf stellte besondere Anforderungen an die Bauform – ein runder Querschnitt erwies sich dabei als ideal, um eine kompakte und gleichzeitig effiziente Lösung zu realisieren.

Ein zentrales Element der Bildverarbeitung ist die Fluoreszenzdetektion: Mittels gezielter Anregung durch integrierte UV-LEDs werden Rückstände wie Proteine, Vitamine, Fette oder Öle auf Oberflächen zum Fluoreszieren gebracht. Diese Methode erlaubt eine zuverlässige Detektion selbst kleinster Verschmutzungen. Um dabei jederzeit eine hohe Bildqualität und Bildschärfe sicherzustellen, wurden ein Autofokus-Objektiv mit Flüssiglinse sowie eine integrierte LED-Beleuchtung in das Kameramodul verbaut.

Als Bildsensor kommt ein hochwertiger Global Shutter CMOS Sensor mit 5 MPixel Auflösung zum Einsatz. Seine hohe Lichtempfindlichkeit ist entscheidend, um die fluoreszierenden Rückstände auch bei schwacher Emission sicher zu erfassen.

Da die meisten Reinigungsprozesse mit 80 °C heißer Lauge erfolgen, wurde die komplette Kamera-Elektronik inklusive Optik und Beleuchtung abgedichtet und im Reinigungskopf untergebracht. Um die Anbindung an die Außenwelt möglichst elegant und platzsparend zu realisieren, erfolgen Bildübertragung, Kamerasteuerung und sogar Spannungsversorgung über eine einzelne Koaxialkabel-Verbindung. Trotz der hohen Integrationsdichte konnte die Leistungsaufnahme der Elektronik mit etwa 1W sehr niedrig gehalten werden. Erste praktische Tests haben die gewünschte Effizienzsteigerung bereits bestätigt, weitere Stresstests folgen.

Aus der entwickelten Kameralösung entstand in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IVV zusätzlich die eigenständige Sensorvariante CoControl-LumiHD.  Diese Standalone-Version lässt sich flexibel in verschiedenste Anwendungen integrieren – nicht nur in Tanks. Dank der kompakten, robusten und hygienegerechten Bauweise eignet sich der Sensor ideal für den Einsatz in hygienekritischen Bereichen der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie. So ermöglicht LumiHD eine zuverlässige Inline-Erkennung von Verschmutzungen – sowohl stationär verbaut als auch mobil, beispielsweise auf einem Roboterarm.