Bildverarbeitung prüft Reifegrad von Datteln

Innovatives Bildverarbeitungssystem ermöglicht hundertprozentige Kontrolle von Datteln in Israel.

 

 

 

Azor (Israel) – Datteln sind ein wichtiger Bestandteil der orientalischen Ernährung. Die Palmenfrucht kommt in verschiedenen Sorten vor. Besonders beliebt sind die Medjool-Datteln, die besonders groß und fleischig sind. Datteln werden vorwiegend im Nahen Osten angebaut und auch dort weiterverarbeitet bzw. verbraucht.

Wie bei anderen Früchten bestimmen Eigenschaften der Frucht wie etwa Größe, Gewicht, Farbe, Beschädigungen an der Haut bzw. am Fruchtfleisch die Qualität und somit auch den Preis des Produkts. Bei Datteln spielen neben Größe und Gewicht die Farbe und die Oberflächeneigenschaften eine wichtige Rolle. Nicht selten löst sich die Haut von dem Fruchtfleisch und bildet Blasen an der Datteloberfläche unter dem Einfluss der Luftfeuchtigkeit und im Zusammenhang mit dem Zuckergehalt. Diese Blasen wirken sich nicht auf den Geschmack aus, verringern aber den Wert der Datteln aus ästhetischen Gründen.

Zwei israelische Maschinenbauunternehmen, Com-N-Sense und Lugo Engineering, entwickelten zusammen eine automatisierte Prüf- und Sortieranlage für Datteln, die jede einzelne Frucht optisch inspiziert und entsprechend ihrer Kategorisierung sortiert.


Erste Herausforderung schon vor der Prüfung: die Einspeisung

„Datteln sind nicht einfach zu bearbeiten“, sagt Lirian Shahar, Geschäftsführer von Com-N-Sense. „Sie sind im Vergleich zu anderen Früchten klein, allerdings mit erheblichen Größenabweichungen. Zudem sind sie klebrig und haften nach der Ernte oft in Klumpen aneinander zusammen“. Bevor sie geprüft werden, müssen sie deshalb geordnet in das System eingefügt werden.

Um die klebrigen Datteln voneinander zu trennen, entwickelten Com-N-Sense und Lugo ein innovatives Patent. Die losen Früchte werden auf eine vibrierende Zufuhrvorrichtung eingespeist, deren Fläche mit V-förmigen Rillen versehen ist. Dadurch werden die einzelnen Datteln voneinander getrennt und hintereinander in die Rillen eingereiht.

Von da aus werden die Datteln auf eine Förderanlage eingeführt. Diese besteht aus zwei parallel verlaufenden Polyesterschnüren zwischen denen die Dattel gesetzt wird. Dadurch wird vermieden, dass die Früchte sich während der Fahrt bzw. der Inspektion bewegen, indem sie z.B. hin- und her rollen. Vier parallele Förderanlagen führen die Datteln zur Prüfstation bei einer Geschwindigkeit von je 6 Datteln pro Sekunde. Somit kontrolliert das System 24 Datteln pro Sekunde.


Bildverarbeitungssystem erfasst 1400 Früchte pro Minute

Jedes Förderband durchgeht eine Prüfstation bestehend aus Auslösesensor, Digitalkamera und Beleuchtung. Vier Prosilica GC1290C Farbkameras von Allied Vision Technologies sind über die vier Förderanlagen positioniert. Jede ist an einer Dombeleuchtung mit 10 cm Durchmesser gekoppelt, die für eine gleichmäßige, weiße Ausleuchtung der Datteln sorgt. Diese ist deswegen besonders wichtig, weil die Prüfung auf einer Farbanalyse des Bildes beruht. Ausgelöst werden Kamera und Licht bei jeder vorbeifahrenden Frucht von einer Lichtschranke.

Die AVT Prosilica GC1290C ist eine besonders kompakte und robuste Digitalkamera mit GigE Vision Interface. Sie ist mit einem hochempfindlichen Farbsensor von Sony ausgestattet (ICX445) und besticht durch Sony EXview HAD CCD-Technologie mit  einer hervorragenden Bildqualität.  Die Prosilica GC1290C liefert bis zu 32 Bilder pro Sekunden bei voller Auflösung (1,2 Megapixel).

Die erfassten Bilder werden über die Gigabit Ethernet Schnittstelle der Kameras (GigE Vision) an den Host-Computer übertragen. Dort werden sie von einer proprietären Bildverarbeitungssoftware analysiert, die von Com-N-Sense für diese Anwendung mit Elementen von OpenCV extra programmiert wurde.

„Als erstes wird die Dattel von dem Hintergrund freigestellt“, erklärt Shahar. „Dies lässt sich aufgrund des großen Farbkontrast zwischen den leuchtend gründen Polyesterschnüren und den rötlich-braunen Datteln leicht bewerkstelligen“. Die RGB-Daten werden anschließen in den HSI-Farbraum umgewandelt, um eine Farbanalyse durchzuführen. Blasen an der Hautoberfläche erscheinen in einem helleren Farbton. So lassen sich Anzahl, Größe und Form der Blasen ermitteln.

Ab einer gewissen Schwelle werden Datteln, die zu viele Blasen vorweisen, über Druckluft aussortiert. Je nach Qualitätsanspruch des Kunden können die Auswahlkriterien individuell definiert bzw. verschiedene Kategorien festgelegt werden – etwa Früchte für die weiterverarbeitende Industrie, den Einzelhandel, etc.

 

Neue Funktionalität: Feuchtigkeitsmessung

Das System von Com-N-Sense und Lugo Engineering wird bereits erfolgreich in der Praxis in Israel verwendet und von seinen Erfindern weiter perfektioniert. Als neue Funktionalität will Lirian Shahar den Feuchtigkeitsgrad der Früchte ermitteln. Hierzu müsse lediglich jede einzelne Dattel bei der Messung gewogen werden: „Aus den Bilddaten können wir die Maße der Dattel schätzen und somit ihren Volumen errechnen. Aus dem Verhältnis zwischen Volumen und Gewicht ergibt sich den Feuchtigkeitsgehalt, also wie saftig die einzelne Dattel ist. Dies ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal für unsere Kunden, den sie mit kommenden Generationen des Systems auch kontrollieren können“.

Com-N-Sense und Lugo Engineering wurden lokal von OpeamX beraten und betreut, Allied Vision Technologies‘ Vertriebspartner in Israel.



Bildverarbeitung ermöglicht automatisierte Obst- und Gemüsesortierung

Als Naturprodukt sind Äpfel, Tomaten und Co. nicht standardisiert: jedes Stück unterscheidet sich von den anderen in Form, Reifegrad, Optik, Gewicht, Druckstellen, etc. Je genauer diese vielen Qualitätsmerkmale ermittelt werden, desto optimaler wird die Ernte vermarktet. Von dem Feinschmeckermarkt über den Discounter bis hin zur weiterverarbeitenden Industrie sind die Qualitätsansprüche unterschiedlich und die Preise entsprechend hoch bzw. niedrig. Es liegt also im wirtschaftlichen Interesse der Produzenten dafür zu sorgen, dass Früchte bzw. Gemüse dank genauer Sortierung nicht unter ihrem Wert an die falschen Abnehmer verkauft werden.

Seit vielen Jahren arbeitet Allied Vision Technologies weltweit mit führenden Anbietern von Sortieranlagen für Obst und Gemüse. Mit solchen Systemen wird jedes einzelne Stück vermessen und geprüft und der entsprechenden Kategorie zugeordnet. Mit leistungsstarken Digitalkameras und Bildverarbeitungssoftware lassen sich viele Merkmale in einem Bruchteil einer Sekunde überprüfen: Größe, Form, Farbe, Anwesenheit von Stiel und Blättern, Flecken auf der Haut, Druckstellen, etc. Durch den geschickten Einsatz von Spiegeln kann etwa eine einzige Kamera ein Rundum-Bild eines Apfels für eine lückenlose Kontrolle erfassen. Mit Infrarotkameras lassen sich sogar Eigenschaften erkennen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind – etwa das Wassergehalt bzw. die Wasserkonzentration in der Frucht. Diese geben Hinweise über den Reifegrad bzw. machen Druckstellen sichtbar, die eine Oberflächeninspektion mit konventionellen Kameras bzw. mit bloßem Auge gar nicht erst erkannt hätten.