食品タンクの効率的な洗浄

産業分野食品クライアントフラウンホーファー IVV との共同研究プロジェクト

研究プロジェクトの一環として、Balluff はインテリジェントな自動運転タンク洗浄システム用にカスタマイズされたカメラソリューションを開発しました。

カメラを中心とした高度に統合され小型化されたセンサ技術は、自己最適化プロセス制御システムによって補完されています。この相互作用により、タンクコンパートメント全体を必要に応じて洗浄することができます。これにより時間と資源が節約され、エネルギー消費量が削減され、より持続可能な生産に貢献します。

現状と課題

効率的な自動洗浄への第一歩は、フラウンホーファーIVVで開発されたシステムによって実現しました。アダプティブ・ジェット・クリーナー（AJC）は、自由にプログラム可能な洗浄経路を使ってタンク内のあらゆるポイントを制御することができます。タンクの形状と予想される汚れの度合いに基づいてあらかじめプログラムされた洗浄シーケンスにより、従来の方法と比較して洗浄時間を最大25％短縮することができる。しかし、洗浄度を継続的にモニタリングしなければ、さらなる最適化の可能性は未知のままでした。

カスタマイズされたカメラ・ソリューション

Balluff の CDE（カスタムデザイン & エンジニアリング）部門は、プロジェクトパートナーと緊密に協力し、環境と限られた設置スペースの特殊な要件に最適なカメラソリューションを開発しました。既存のクリーニングヘッドにカメラを組み込むため、設計には特別な要件が課されましたが、コンパクトでありながら効率的なソリューションを実現するには円形断面が理想的であることが証明されました。

蛍光検出は、画像処理の中心的な要素です。表面上のタンパク質、ビタミン、油脂などの残留物は、内蔵のUV LEDを使用したターゲット励起によって蛍光を発します。この方法により、微細な汚染物質も確実に検出できる。常に高画質で鮮明な画像を確保するため、カメラモジュールには液体レンズとLED照明を内蔵したオートフォーカスレンズが組み込まれています。

イメージセンサーには、解像度5 MPixelの高品質グローバルシャッターCMOSセンサーを採用。その高い光感度は、低発光でも蛍光残渣を確実に捉えるために極めて重要である。

ほとんどの洗浄工程は80℃の苛性溶液で行われるため、光学系と照明を含むカメラ電子機器全体が密閉され、洗浄ヘッドに収納された。外部との接続を可能な限りエレガントかつ省スペースで実現するため、画像伝送、カメラ制御、電源供給までが1本の同軸ケーブルで接続されています。集積密度が高いにもかかわらず、電子機器の消費電力は約1Wと非常に低く抑えられている。初期の実用テストではすでに望ましい効率の向上が確認されており、さらにストレステストが行われる予定である。

フラウンホーファーIVVとの協力により、開発されたカメラソリューションは、スタンドアローンのCoControl-LumiHDセンサーのバリエーションにも使用されました。 この独立型バージョンは、タンクだけでなく、幅広い用途に柔軟に組み込むことができます。コンパクトで堅牢かつ衛生的な設計により、このセンサーは食品、化粧品、製薬業界の衛生が重要視されるエリアでの使用に最適です。LumiHDは、例えばロボットアーム上など、固定式でも移動式でも、信頼性の高いインラインでの汚染検出を可能にします。