PicknPack-project, start van een doorgedreven automatisatie in de voedingsindustrie?!

Printervriendelijke versieSend by email

 

Robotica voor het uitvoeren van automatische processen zijn nog niet sterk doorgedrongen in de voedingsindustrie, omwille van een aantal technologische redenen. Het Europees PicknPack onderzoeksproject, tracht een aantal oplossingen te formuleren voor deze problemen waardoor het in de toekomst mogelijk moet worden om deze processen te introduceren in de productieketen zonder in te boeten aan kwaliteit voor de consument!

Verpakken en sorteren van voedingsproducten, een arbeidsintensief proces

Hoewel er in andere sectoren, zoals in de auto- of in de elektronica-industrie, een sterk doorgedreven automatisatie bestaat in het productieproces (door gebruik te maken van robotica), blijft de voedingsindustrie een sector die gekenmerkt wordt door tal van arbeidsintensieve processen (Figuur 1). Introductie van robotica kan echter in deze sector ook heel wat voordelen bieden, zoals bv. wanneer deze processen plaatsvinden in condities die niet gunstig zijn voor het uitvoeren van menselijke arbeid (verlaagde temperaturen, veranderde atmosfeersamenstelling,..). Ook op het gebied van controle kunnen volledig geautomatiseerde systemen een meer uniforme productkwaliteit garanderen dan wanneer operatoren ingezet worden.

Figuur 1. Typische productieprocessen uit de auto-industrie (A), uit de elektronica-industrie (B) en de voedingsindustrie (C).

Om hiervoor een oplossing te bieden, wordt in het PicknPack-onderzoeksproject de ontwikkeling beoogd van een robot die kwetsbare verse producten kan sorteren en inpakken en die ook kant-en-klare maaltijden kan samenstellen. Dit Europees onderzoeksproject vindt plaats onder het ‘7th Framework Programme’ en valt binnen het thema ‘Food, Agriculture and Fisheries, and Biotechnology’.

Doelstelling PicknPack project

De globale doelstelling van het PicknPack-onderzoeksproject omvat drie deelobjectieven: (i) de ontwikkeling van sensoren voor het uitvoeren van on-line kwaliteitsmetingen in combinatie met het opmeten van de producteigenschappen die relevant zijn voor het robotisch behandelen en verpakken; (ii) de integratie van innovatieve robotmanipulaties; en (iii) de realisatie van een adaptatieve verpakkingsmodule. De verschillende objectieven moeten flexibele productieprocessen in de voedingsindustrie introduceren waarbij de menselijke interacties in het sorteer- en het verpakkingsproces tot een minimum herleid worden. Van groot belang bij deze aanpak is het nauwkeurig afstemmen van de verschillende technologieën op de productielijn met behulp van gestandardiseerde protocollen die op een eenvoudige manier opgevolgd én aangepast kunnen worden via een gebruiksvriendelijke computerinterface.

Onderzoeksmodules

Het onderzoeksproject is dus opgebouwd uit drie verschillende modules die moeten instaan voor de realisatie van de finale doelstelling. In een eerste module worden sensoren ontwikkeld die garant moeten staan voor de voedselveiligheid en voor een uniforme voedselkwaliteit van de behandelde voedingsproducten. In een tweede module wordt onderzoek gevoerd naar de integratie van parallelle en seriële manipulatoren in het verpakkingsproces. Finaal wordt dan in een derde module het ontwerp van flexibele verpakkingsmaterialen beoogd. Een schematisch overzicht van de verschillende modules staat weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2. Schematisch overzicht van het PicknPack-project.

In de eerste module worden diverse sensoren ontwikkeld voor het opvolgen van diverse productkwaliteitsparameters. Deze parameters kunnen ook onderverdeeld worden in drie verschillende groepen. Uitwendige kwaliteitsparameters (vorm, volume en kleur) zullen opgemeten worden door middel van geavanceerde visiesystemen waarbij een 3D-benadering gebruikt zal worden. Kleine defecten aan of juist onder het oppervlak (niet zichtbaar met het blote oog), zoals blutsdetectie bij appels, zullen gedetecteerd kunnen worden door middel van hyperspectrale camera (HSC)-technologie (Figuur 3). Voor het opmeten van enkele inwendige kwaliteitsparameters (bijvoorbeeld vet- en zoutgehalte), zal gebruik worden gemaakt van microgolf scansystemen terwijl inwendige defecten gedetecteerd zullen worden door middel van X-stralen technologie.

Figuur 3. Hyperspectrale camera technologie maakt het mogelijk om defecten die nauwelijks waarneembaar zijn met het blote oog, toch nog te detecteren. In dit voorbeeld wordt detectie mogelijk van een geblutste appel.

De integratie van robotmanipulaties tijdens het productieproces (Figuur 4) biedt heel wat voordelen. Deze integratie biedt niet alleen economische perspectieven maar tevens is er ook de mogelijkheid om steeds hygiënisch te werken. Bovendien is door het gebruik van robotica de traceerbaarheid voor 100% gegarandeerd. Onderzoek in deze module zal zich specifiek richten naar de optimalisatie van de onderdelen van robotsystemen (de manipulatoren en de grijpers) met betrekking tot het vastnemen van de (kwetsbare) biologische producten. Er is in dit domein al heel wat vooruitgang gerealiseerd, wat blijkt uit de volgende animatie:

(http://www.youtube.com/watch?v=bSf0qLny4ks&feature=youtu.be&hd=1). Het bedrijf waar dit flexibel grijpsysteem ontworpen werd, (Lacquey Bv., NL) neemt trouwens deel aan dit project.

Figuur 4. Voorbeeld van een robotsysteem tijdens een productieproces

De beoogde flexibiliteit van verpakkingsmaterialen situeert zich op twee domeinen, enerzijds op het gebied van de vorm van het materiaal en anderzijds op het gebied van de samenstelling van het materiaal. Bij het aspect ‘vorm’ wordt voornamelijk aandacht besteed aan het feit dat de verpakking zo nauw mogelijk moet aansluiten bij het te verpakken product waardoor de ruimte, nodig tijdens het transport en bij de opslag, verminderd wordt. Bij het tweede aspect (‘samenstelling’) gaat men met behulp van inkt-jet printtechnologie verschillende materialen introduceren in de verpakking. Hierdoor gaat het te verpakken product verschillend reageren op bv. microgolven waardoor een betere kwaliteit van kant-en-klare maaltijden kan bekomen worden.

Algemene informatie

Het PicknPack project (totaal budget van € 12 miljoen) is gestart in oktober 2012 en loopt nog tot september 2016. De coördinatie van dit project ligt in handen van de landbouwuniversiteit van Wageningen en het consortium bestaat uit 14 partners uit 9 landen. Aan dit project nemen naast kennisinstellingen ook bedrijven deel waardoor concrete resultaten uit dit project snel op de markt beschikbaar kunnen zijn. Vanuit België participeert de KU Leuven (onderzoeksgroepen MeBioS en PMA) in dit project.

Andere deelnemers in het project zijn: Teknologisk Institut (Denemarken), Fundacion Tecnalia Research&Innovation (Spanje), The University of Manchester (Engeland), Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung E.V. (Duitsland), Lacquey Bv (Nederland), Instituto Tecnologico del Embalaje, Transporte Y Logistica Itene (Spanje), Spectroscan Sarl (Frankrijk), Marel Hf (Ijsland), Fundacion Azti/Azti Fundazioa (Spanje), Cam-Tech As (Denemarken), Xaarjet Ab Xaar (Zweden), Marks and Spencer (Engeland).

Verdere informatie omtrent dit project kan teruggevonden worden op de website (www.picknpack.eu) of bij de contactpersonen aan de KU Leuven: prof. Wouter Saeys (wouter.saeys@biw.kuleuven.be) & Dr. Bart De Ketelaere (bart.deketelaere@biw.kuleuven.be).