precisiezuivering van aardappelen met computervisie en luchtdruk

Traditionele oplossingen zoals kluitenscheiders maken gebruik van densiteitsverschillen of mechanische scheidingsmethodes. Ze zijn een goeie eerste stap in het zuiveringsproces. Hoewel robuust, bieden deze systemen beperkte controle over het scheidingsproces en zijn ze gevoelig voor slijtage of foutieve sortering. 

Daarom wil Dema-Construct nog een stap verder gaan. Dat is nu gelukt met een geautomatiseerde, vision-gestuurde sorteermachine met hogere nauwkeurigheid, betere controle en minimale mechanische frictie.

Optische sorteerders zijn op zich niet nieuw. Maar waar anderen werken met mechanische kleppen, koos Dema-Construct bewust voor het gebruik van luchtdruk. Dat betekent minder slijtage en dus meer betrouwbaarheid op lange termijn. 

Bovendien richtten ze zich ook op het sorteren van ongewassen aardappelen, een veel complexere uitdaging dan de gewassen varianten.

Deze combinatie vroeg om een totaal andere aanpak: geen klassieke algoritmes, maar een AI-gestuurde oplossing die in real-time beslissingen neemt, met uiterste precisie in timing. 

Aardappelen komen in alle vormen, kleuren en texturen. De variatie in vorm, kleur en textuur is zó groot dat sommige stenen visueel nauwer aansluiten bij aardappelen dan aardappelen onderling.

Door vision, edge computing en AI samen te brengen in een robuust industrieel ontwerp, werd deze complexe uitdaging werkbaar én schaalbaar. Een knap staaltje samenwerking tussen domeinkennis en technologie.

Een realtime sorteersysteem voor landbouwproducten vereist een samenspel van vision, tracking en aansturing onder strikte timing. De belangrijkste uitdagingen waren:

• Visuele gelijkenis: aardappelen verschillen sterk in vorm, kleur en textuur door factoren zoals ras, bodemtype en weer. Die natuurlijke variatie maakt het onderscheid met onzuiverheden zoals stenen en kluiten bijzonder uitdagend.
• Defectherkenning: Naast het afval moeten ook de aardappelen met allerlei soorten defecten verwijderd worden.
• Objecttracking onder variabele condities: densiteit, snelheid en heterogene objectvormen beïnvloeden detectie en trajectbepaling.
• Precisieaansturing: slechts een klein tijdsvenster tussen transportband en opvangbak is beschikbaar om onzuiverheden te ejecteren. Het schietmechanisme moet tot op een milliseconde nauwkeurig zijn.
• Robuustheid: klassieke systemen zijn onderhevig aan slijtage (vingermechanismen), vooral bij impact met harde objecten.

Vintecc ontwikkelde samen met Dema-Construct een volledig geïntegreerd systeem bestaande uit vision, tracking en luchtdruksortering, afgestemd op extreme real-time vereisten:

Vision & Detection

• Twee camera’s houden de transportband permanent in de gaten en voeden het real-time AI-model met beelden.
• Objectherkenning gebeurt via getrainde AI-beeldverwerkingsmodellen die een enorme variëteit aan 'afval' herkennen: van kluiten en stenen tot verloren machine-onderdelen of zelfs historische objecten zoals obussen.
• Het systeem onderscheidt ook zeven types van defecten bij aardappelen. Hierdoor kunnen zeer gerichte keuzes gemaakt worden in het sorteerproces, afgestemd op specifieke kwaliteitsniveaus en toleranties.
• Dankzij doorgedreven datacuratie, datasetkwaliteitsanalyse en geavanceerde augmentatie kon een AI-model worden getraind dat robuust blijft onder deze omstandigheden.

Trajectvoorspelling

• Elk object wordt individueel getracked, waarbij positie, snelheid en acceleratie worden voorspeld tot aan de lanceerfase.
• Zowel onzuiverheden als aardappelen worden gevolgd. Niet alleen om te detecteren, maar ook om veilige zones te markeren rond de aardappelen zodat die niet per ongeluk worden weggeblazen.

Precisieaansturing

• Op het moment dat objecten tussen de band en de opvangbak zweven, wordt, indien nodig, via een rij van luchtkleppen doelgericht een luchtschot gegeven.
• Lucht wordt in korte pulsen uitgestuurd waardoor een precieze verwijdering van kleine en grote objecten kan gebeuren.
• Timing is cruciaal: een te vroeg of te laat schot resulteert in kantelen of foute ejectie. De software bepaalt de optimale schotmomenten met sub-frame precisie.

Operationele betrouwbaarheid

• Het systeem bevat enkel luchtgeleiding en elektromagnetisch gestuurde kleppen. Geen slijtagegevoelige mechanica zoals bewegende vingers.
• Doordat er geen fysiek contact is met objecten, is er ook geen schade mogelijk aan zowel de aardappelen als de machine zelf.

• Precieze classificatie en verwijdering van onzuiverheden.
• Tracking van objecten en snelheden waardoor precies kan geschoten worden.
• Hoge uptime en lage onderhoudsbehoefte, dankzij het ontbreken van bewegende mechanische componenten.
• Schaalbaar ontwerp geschikt voor verschillende productielijnen of landbouwstromen.
• Realtime inzicht in sorteerprocessen via geïntegreerde visualisatie en logging.

Door mechanische sortering aan te vullen met een combinatie van computer vision, realtime tracking en luchtsturing, realiseert Dema-Construct, met ondersteuning van Vintecc, een nieuwe standaard in landbouwautomatisatie. De nauwkeurigheid, snelheid en betrouwbaarheid van het systeem maken het ideaal voor toepassingen waar productkwaliteit en uptime cruciaal zijn.

Deze oplossing toont hoe industriële processen met millisecondeprecisie gestuurd kunnen worden. Volledig software gedreven, zonder mechanische compromissen.