W przemyśle spożywczym bardzo ważna jest dokładna kontrola temperatury łatwo psujących się produktów w trakcie produkcji, transportu, przechowywania i sprzedaży. Powtarzające się ostrzeżenia o chorobach spowodowanych skażoną i niewłaściwie przyrządzoną żywnością podkreślają potrzebę ściślejszej kontroli procesów. Ponieważ prawie zawsze wiąże się to z czynnikiem ludzkim, przetwórcy żywności potrzebują narzędzi, które zautomatyzują kluczowe operacje w sposób, który pomoże zminimalizować błędy ludzkie przy jednoczesnym utrzymaniu kosztów na niskim poziomie.
Takim narzędziem są kamery termowizyjne. Korzystając z kamer termowizyjnych FLIR, można dokonywać zautomatyzowanych, bezkontaktowych pomiarów temperatury w wielu zastosowaniach w przetwórstwie spożywczym. Analogowe wyjścia wideo można oglądać na monitorach, a cyfrowe dane temperatury, w tym wyjścia wideo MPEG4, można przesyłać do komputera przez sieć Ethernet.
Jak to działa?
Głównymi elementami wykonującymi bezkontaktowe pomiary temperatury w przemyśle spożywczym są: kamera termowizyjna i powiązane oprogramowanie. Działają one jako „inteligentne”, bezkontaktowe czujniki do przeprowadzania 100% kontroli, mierząc temperaturę sprzętu, produktów chłodzonych i gotowanej żywności po zakończeniu procesu gotowania.
Kamery termowizyjne są łatwe w użyciu, niewielkie i można je umieścić niemal wszędzie w zależności od potrzeb. Mogą być również używane do kontroli zgrzewania opakowań i poprawy wydajności w innych procesach przetwarzania żywności.
Kamery termowizyjne FLIR posiadają oprogramowanie sprzętowe i interfejsy komunikacyjne, które pozwalają na ich wykorzystanie w zautomatyzowanym sterowaniu procesami. Oprogramowanie innych producentów ułatwia włączenie tych narzędzi do zautomatyzowanych systemów wizyjnych bez konieczności pisania własnego kodu sterującego.
FLIR A310 jest kamerą termowizyjną montowaną na stałe. Może być stosowana do wszystkich rodzajów monitoringu w przemyśle spożywczym.
Zastosowanie kamer termowizyjnych w przetwórstwie spożywczym jest coraz częstsze. Główne obszary zastosowania to:
- Wyroby pieczone w piekarniku
- Mięso gotowane w kuchence mikrofalowej
- Mikrofalowe suszenie ryżu i innych ziaren
- Sprawdzanie piekarników pod kątem właściwej temperatury
- Prawidłowe napełnianie przegródek w opakowaniach mrożonych posiłków
- Sprawdzanie integralności zamknięć celofanowych na posiłkach mikrofalowych
- Sprawdzanie kleju na klapach kartonów z owijkami
- Monitorowanie przedziałów lodówki i zamrażarki
Pomiar temperatury w podczerwieni i obraz termograficzny są używane do lokalizowania niedopieczonych kurczaków i zatrzymywania linii produkcyjnej, aby niedopieczone kurczaki mogły zostać usunięte.
Termografia dla zapewnienia jakości i bezpieczeństwa produktu
Termowizja jest przede wszystkim narzędziem zapewnienia jakości (QA). Kontrolowanie jakości i bezpieczeństwa gotowanych produktów mięsnych jest doskonałym zastosowaniem tej technologii. Zamontowana na stałe kamera termowizyjna może rejestrować temperaturę np. panierki z kurczaka, gdy znajduje się ona na przenośniku, zaraz po wyjściu z pieca.
Celem jest upewnienie się, że są one dostatecznie upieczone, ale nie rozgotowane i wysuszone. Zmniejszona zawartość wilgoci oznacza również utratę wydajności w przeliczeniu na masę. Kamery termowizyjne mogą być również wykorzystywane do kontroli na mikrofalowych liniach wstępnego gotowania. Oprócz poprawy jakości i bezpieczeństwa produktu, można zwiększyć ogólną przepustowość. Dodatkową korzyścią jest zmniejszenie kosztów energii.
Ten obraz termowizyjny pokazuje butelki napełniane automatycznie, dzięki czemu butelki, które są przepełnione lub niedopełnione mogą zostać usunięte. Jeśli butelka lub słoik są wykonane z ciemnego szkła lub plastiku, kamery termowizyjne są znacznie bardziej skuteczne niż kamery światła widzialnego.
Obraz termiczny do sprawdzania, poprzez pomiar temperatury, gotowości hamburgerów.
Monitoring urządzeń
Oprócz kontroli gotowanych potraw, kamery termowizyjne mogą monitorować piece przenośnikowe. Mogą one nawet stanowić część pętli sprzężenia zwrotnego, aby pomóc w kontrolowaniu temperatury pieca.
Innym zastosowaniem kamer termowizyjnych w piekarnikach przenośnikowych jest monitorowanie równomierności temperatury na całej szerokości pasa grzewczego piekarnika przenośnikowego. W przypadku awarii elementu grzejnego w piekarniku elektrycznym lub nierównomiernego nagrzewania w piekarniku z nawiewem powietrza, jedna strona strumienia produktu może być chłodniejsza. Można to szybko wykryć za pomocą kamer termowizyjnych.
Tego rodzaju kontrole jakości są znacznie trudniejsze w przypadku konwencjonalnych stykowych czujników temperatury. Dlatego kamery termowizyjne mogą pomóc skorygować zmienność i poprawić jakość, zanim wiele produktów zostanie zezłomowanych.
Kontrole opakowań
Dostępne jest oprogramowanie, które umożliwia kamerom termowizyjnym lokalizowanie obiektów i wzorów na obrazach. Jednym z zastosowań dopasowywania wzorców jest produkcja mrożonych posiłków. Termowizja może wykorzystywać oprogramowanie do rozpoznawania wzorców w celu sprawdzenia prawidłowego wypełnienia przegródek na tacach z jedzeniem.
Powiązanym zastosowaniem jest zautomatyzowana, stuprocentowa kontrola zgrzewanej celofanowej osłony gotowych dań z mikrofalówki. Kamera termowizyjna może zobaczyć ciepło promieniujące z krawędzi (wargi) pojemnika, gdzie tworzone jest uszczelnienie celofanowe. Temperatura wzdłuż całego obwodu opakowania może być sprawdzona przy użyciu obrazu termicznego z oprogramowaniem do wizji maszynowej. Tego typu program dopasowuje wzór geometryczny na obrazie i jego temperatury do temperatur we wzorze przechowywanym w pamięci komputera. Dodatkową funkcją w takim systemie może być laserowe znakowanie źle zamkniętego opakowania, aby można je było usunąć na stanowisku kontrolnym.
Typowy system kontroli Go/No-Go wykorzystujący kamery termowizyjne.
Kwestią wpływającą pośrednio na bezpieczeństwo produktu jest integralność kartonów, które owijają i chronią pojemniki z żywnością. Jednym z najbardziej efektywnych kosztowo sposobów uszczelniania kartonów typu „overwrap” jest stosowanie podgrzewanych miejsc klejenia na klapach kartonu. W przeszłości, integralność klejenia punktowego była określana poprzez okresowe wykonywanie testów niszczących na kilku próbkach. Było to czasochłonne i kosztowne.
Ponieważ klej jest podgrzewany, kamera termowizyjna może „widzieć” przez karton, aby sprawdzić wzór i rozmiar nałożonych plamek kleju. Kamera może być ustawiona tak, aby patrzyła na predefiniowane obszary klap, gdzie klej powinien być nałożony i weryfikowała wielkość plamek oraz ich temperaturę.
Zebrane dane cyfrowe są wykorzystywane do podjęcia decyzji o zaliczeniu/niezaliczeniu każdego pudełka, dzięki czemu złe pudełka mogą być natychmiast usunięte z linii produkcyjnej. Dane są automatycznie rejestrowane w systemie kontroli jakości (QA) w celu analizy trendów, dzięki czemu można wygenerować ostrzeżenie, jeśli nadmierna liczba pudełek zacznie szwankować.
Monitorowanie procesu na linii produkcyjnej.
Kolejnym zastosowaniem kamer termowizyjnych jest monitorowanie operacji napełniania pojemników. Chociaż rzadko jest to problem związany z bezpieczeństwem produktu, ma on wpływ na wydajność i zgodność z przepisami. Różne obszary na butelce mogą być zdefiniowane i wykorzystane do uruchomienia alarmu i usunięcia butelek, które są nadmiernie lub niedostatecznie napełnione. Kamery termowizyjne są lepszą alternatywą dla kamer światła widzialnego, gdy butelka lub słoik są wykonane z ciemnego szkła lub plastiku.
Automatyzacja pomiarów
Kamery termowizyjne same w sobie oferują użytkownikowi różne tryby pracy, które wspomagają prawidłowy pomiar temperatury w różnych warunkach. Dwie funkcje powszechnie spotykane w tych kamerach to punkt pomiarowy i powierzchnia pomiarowa.
Oprogramowanie użytkowe dostępne obecnie dla kamer termowizyjnych obejmuje szeroką gamę funkcji, które wspierają zautomatyzowane aplikacje przetwarzania żywności. Oprogramowanie to uzupełnia i współdziała z oprogramowaniem wbudowanym w kamery termowizyjne. Narzędzia do obrazowania i biblioteki w tych pakietach są niezależne od sprzętu i języka, co ułatwia inżynierom przetwórstwa żywności szybkie wdrożenie systemów monitorowania i kontroli termicznej.
Punkt pomiarowy określa temperaturę w danym punkcie. Funkcja powierzchnia pomiarowa wyodrębnia wybrany obszar obiektu lub sceny i zazwyczaj podaje maksymalną, minimalną i średnią temperaturę wewnątrz tego obszaru. Zakres pomiaru temperatury jest zazwyczaj wybierany przez użytkownika. Jako dodatek do wyboru zakresu temperatury, większość kamer pozwala użytkownikowi na ustawienie skali kolorów lub skali szarości w celu optymalizacji obrazu z kamery.
Dane są automatycznie rejestrowane w systemie QA do analizy trendów, dzięki czemu można wygenerować ostrzeżenie, jeśli nadmierna liczba skrzynek zacznie szwankować.
Kamera może być ustawiona tak, aby patrzyła na predefiniowane obszary płatów, gdzie powinien być nałożony klej, i weryfikowała wielkość plamek oraz ich temperaturę.
W zastosowaniach z piecami przenośnikowymi używana jest zwykle funkcja pomiaru w obszarze, ponieważ kawałki gotowanego produktu są często losowo rozmieszczone na przenośniku. Kamerę można zaprogramować tak, aby znajdowała i mierzyła minimalną i maksymalną temperaturę w zdefiniowanym obszarze. Jeśli jedna z tych temperatur zadanych przekroczy wartości graniczne zdefiniowane przez użytkownika, program aplikacyjny uruchomiony na komputerze PC lub PLC natychmiast uruchomi alarm, ostrzegając operatora, aby sprawdził obraz termiczny na monitorze wideo lub komputerze PC w celu znalezienia i usunięcia wadliwego produktu i/lub wyregulował temperaturę gotowania.
W przypadku monitoringu lokalnego, cyfrowe wejścia/wyjścia kamery IR mogą być wykorzystane do bezpośredniego wyzwolenia urządzenia alarmowego bez dodatkowego oprogramowania. Jednak w przetwórstwie żywności często korzysta się z analiz wyższego poziomu, które dostępne są w oprogramowaniu innych firm, działającym na komputerze PC.
Przedstawiono uproszczony schemat blokowy monitorowania przenośnika. Jedna kamera termowizyjna wystarcza do wielu zastosowań, lub kamera termowizyjna może być połączona z kamerą światła widzialnego w celu rejestrowania innych atrybutów obiektu docelowego, takich jak kolor.
Te gotowe rozwiązania nie wymagają pisania kodu źródłowego aplikacji. Dzięki zgodności z powszechnie stosowanymi standardami interfejsów wizji maszynowej, takimi jak GigE Vision® i GenICam,™ oprogramowanie to obsługuje szeroki zakres funkcji.
Źródło artykułu i fotografii: https://www.flir.co.uk/discover/instruments/process-quality/thermal-imaging-cameras-in-the-food-industry