Sauber sortieren

Fokus

Grafikkarten Steine im Salz sind gefährlich für Maschinen und menschliche Zähne. Darum entstand eine Sortieranlage, in der ein Visionprozessorboard dafür sorgt, die Vielfalt der eingehenden Daten korrekt zu verarbeiten.

26. Oktober 2009

Viele Unternehmen erleben wegen der Globalisierung einen sich verschärfenden Wettbewerb, der verbunden mit einem erhöhten Kostendruck zu höheren Anforderungen an die Automatisierung von wiederkehrenden Abläufen und Prozessen in der Produktion führt. Dies trifft sowohl auf die Lebensmittelbranche mit den Konsumenten als Endkunden zu als auch für die Mineralgewinnung im Rahmen industrieller Fertigungsprozesse.

Die Lübecker Firmengruppe Dataschalt begann ihre Geschäftstätigkeit 1972 mit der Entwicklung von Wäge- und Sortiertechnik sowie Schiffselektronik. Leiterplattenbestückung und Elektronikproduktion und später auch Elektronik- und Softwareentwicklung ergänzten das Leistungssprektrum.

1995 wurde der Geschäftsbereich Sortiertechnik spezialisiert auf Entwicklung und Bau von Maschinen und Anlagen zur Sortierung von Schüttgütern in eine GmbH umgewandelt. Im gleichen Jahr brachte das Unternehmen die Maschinengeneration »Datasort« auf den Markt. Ihre Sortierelektronik basierte erstmalig auf einer programmierbaren Schaltungstechnologie: Über einen Standard-Industrie-PC, in den eine neu entwickelte PC-Einsteckkarte zur Steuerung eingesetzt wurde, ließ sich die Sortieranlage mit einer grafischen Oberfläche komfortabel konfigurieren und steuern.

Optimiert sind die technischen Eigenschaften der Datasort-Sortieranlagen speziell für Verleseaufgaben im Lebensmittelbereich. Daher verwundert es nicht, dass Dataschalt viele dieser Anlagen bei namhaften Herstellern von Lebensmittel-Markenprodukten installiert hat.

Für die dabei anfallenden Sortieraufgaben war eine Klassifikation nach Form und Flächenanteil weder notwendig noch im Zeitraum der Entwicklung wirtschaftlich, da die Formerkennungsalgorithmen nicht direkt in der Hardware zu realisieren waren. Doch den damaligen Prozessoren fehlte die notwendige Performance, um die sehr großen Datenmengen zu verarbeiten. Erst als sich die Geschwindigkeit der Datenübermittlung deutlich erhöhte, war eine neue Generation Sortiermaschinen möglich.

Schnelle Erkennung

Durch die rasante Entwicklung in der Bildverarbeitung ist heute die Formerkennung und Klassifikation von Schüttgütern innerhalb kürzester Zeit möglich. Durch diese technischen Neuerungen konnte Dataschalt die Einsatzbereiche ihrer Maschinen erweitern.

So begann im Jahr 2004 eine Kooperation mit Rhewum Siebmaschinen aus Remscheid zur Entwicklung von Sortieranlagen für Salzkristalle. Um Kristalle mit eingeschlossenen Steinen mittels Druckluft aus dem Produktstrom auszublasen, ist die Erkennung der genauen Form unerlässlich, denn von dieser Form ist abhängig, wieviele Ventile dazu geöffnet werden müssen.

Die Plattform für die Sortierintelligenz wollte Dataschalt aber nicht allein entwickeln und suchte daher nach einem erfahrenen Anbieter im Bereich der schnellen elektronischen Bildverarbeitung. Die Wahl fiel auf das kanadische Unternehmen Matrox und die Grafikverarbeitungskarte »Odyssey Xpro Plus«. Deren besondere Merkmale sind die leistungsfähige Datenverarbeitung und austauschbare Grab-Module.

Für die schnelle Bildverarbeitung verfügbar sind eine spezielle ASIC zur Bildverarbeitung, ein G4-Power-PC-Prozessor und ein auf spezielle Kundenanforderungen anpassbarer FPGA.

Anforderungen erfüllt

In Zusammenarbeit mit den Matrox-Ingenieuren wurde die Odyssey-Karte so in das Sortiersystem integriert, dass die neue Elektronik mit den harten Echtzeitanforderungen einer Sortierung im freien Fall zurechtkommt.

Doch die Synchronisation von Ventilsteuerung und Kamera ist ein zeitkritischer Prozess. Daher war es notwendig, die eigentliche Sortierlogik als unabhängiges Programm auf dem Power-PC der Odyssey-Karte zu implementieren. (Üblicherweise läuft die Applikation auf einem Windows-PC und nutzt nur die Rechenleistung der Odyssey-Karte durch Verwendung der MIL.)

Eine direkte Programmierung des Power-PC-Prozessors, wie in Dataschalt-Sortieranlagen verwendet, ist zwar aufwendiger und komplizierter, ermöglicht aber eine erhebliche Performance-Steigerung und schuf die Voraussetzung für zeitkritische Synchronisationen. Die so entwickelte Sortierelektro-nik bildet das Herzstück der neuen Datasort-Sortiermaschinenfamilie Sisco und vereinigt die Erfahrungen beider Partner.

Die Zuleitung und Vereinzelung der als Schüttgut angelieferten Salzkristalle erfolgt über eine Vibrations-Förderrinne. So vereinzelt werden die Kristalle über eine Rutsche beschleunigt, damit sie anschließend beleuchtet und optisch durch eine CCD-Zeilenkamera erfasst werden können. Nach der Verarbeitung der so erfassten Daten erfolgt das Ausschleusen von detektierten Fremdkörpern mittels Druckluftimpulsen aus einer Ventilbank heraus.

Die Sortierelektronik und Software der Sisco-Maschinen ist modular aufgebaut, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden und um auch in anderen Maschinen zur Anwendung zu kommen. Als Schnittstelle zur Sortierelektronik dient die Datasort Sorting Application (DSA).

Durch die Abstraktionsschicht der DSA lässt sich die Sortierelektronik austauschen, ohne die Benutzeroberfläche anpassen zu müssen. So gibt es beispielsweise eine FPGA-basierende Sortierelektronik für sehr spezielle Sortieraufgaben, die mit der gleichen Oberfläche arbeiten kann wie die Maschinen der Sisco-Familie.

Die eingesetzte Ventilsteuerung kann Daten aus zwei Quellen verarbeiten. Somit lassen sich neben optischen Ventildaten zum Beispiel auch die Informationen eines Magnetsensors zur Erkennung metallischer Verunreinigungen ablesen oder über Kamera-Link Röntgensensoren einbinden.

Erschienen in Ausgabe: 05/2009