ROBOTER-ETIKETTIEREN VON SERRANO-SCHINKEN

Der Trocknungs- und Reifeprozess eines spanischen Serrano-Schinkens dauert neun bis achtzehn Monate und umfasst mehrere Schritte. Die Kennzeichnung jedes einzelnen Schinkens mit Angaben zu Woche, Jahr und einer Chargennummer ist ein kleiner, aber entscheidender Schritt zu Beginn dieses Prozesses. Weil ein mittelgroßer Serrano-Hersteller mehr als 5.000 Schinken pro Tag verarbeiten kann, bringt das Etikettieren für einen menschlichen Bediener eine hohe körperliche Belastung mit sich. Zudem benötigt man Fachwissen, weil das Etikettierwerkzeug nicht auf Bereiche mit Knochen treffen darf – die kann es nicht durchdringen.

Unter diesen Bedingungen hätte eine Automatisierung immer schon eine echte Arbeitserleichterung bedeutet. Doch obwohl die Serrano-Branche nicht klein ist, wurde dieses Ziel bis dato nicht erreicht. Der Grund ist offensichtlich: Die Position der Knochen, die 30 bis 40 Prozent des Gesamtgewichts eines acht bis zwölf Kilogramm schweren Serrano-Schinkens ausmachen, ist bei diesem Naturprodukt unterschiedlich. Somit muss der Bediener für jeden einzelnen Schinken eine individuelle Entscheidung treffen, die auf seiner Erfahrung basiert.

Timpolot, ein Automatisierungsexperte mit Sitz in Olot – einem Zentrum der Fleischproduktion in Ostspanien – hat jetzt eine prozesssichere Lösung für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung gefunden. Diese besteht aus einem Stäubli Roboter, der mit einem Etiketten-Applikator und einem KI-gestützten Bildverarbeitungssystem kombiniert ist.

Robotergestützte Etikettierung mit individueller Positionierung

Jordi Bassols, Gründer und Geschäftsführer von Timpolot, erläutert den Prozess: „Die Schinken werden manuell und in ungeordneter Reihenfolge auf ein Förderband gelegt. Ein Bildverarbeitungssystem identifiziert ihre Position und ermittelt mithilfe von KI den idealen Etikettierpunkt im Fleisch – ohne auf einen Knochen zu treffen.“ Währenddessen hat ein Drucker ein Kunststoffetikett vorbereitet, das der Roboter mit einem standardmäßigen pneumatischen Befestigungsapplikator aufnimmt. Geleitet von den Koordinaten der Kamera bringt er die nadelförmige Halterung des Etiketts in den Schinken ein.

Die hier beschriebene Anlage ist bei einem großen Hersteller von Serrano-Schinken im Einsatz. Der SCARA-Roboter, ein Stäubli TS2-80 he, verarbeitet zwischen 150.000 und 180.000 Kilogramm Schinken pro Tag, mit einer kontinuierlichen Leistung von 750 Stück pro Stunde und Spitzenwerten bis 900 Stück. Das heißt: Die Zykluszeit beträgt nur vier Sekunden. Tatsächlich könnte der Roboter sogar noch schneller arbeiten, doch der Etikettendruck und andere Prozesse begrenzen die Geschwindigkeit.

Jordi Bassols: „Mit dem automatisierten Etikettieren adressieren wir mehrere Aspekte: erstens die Verbesserung der Arbeitsqualität und des Gesundheitsschutzes sowie die Möglichkeit, dass sich die Bediener höherwertigen Aufgaben widmen können; zweitens eine bessere Rückverfolgbarkeit durch das zentrale Verwalten der Daten.“

Entwickelt für Anwendungen mit hohen Hygienestandards

Der von Timpolot gewählte Roboter wurde von Grund auf für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie entwickelt. Die Oberflächen der Stäubli TS2-Baureihe in der HE-Version (für Humid Environment) sind glatt, es kommt ein lebensmitteltaugliches H1-Öl zum Einsatz und ihr Gehäuse ist für das regelmäßige Reinigen mit industrieüblichen Reinigungsmitteln sowie mit Wasser bei mittlerem Druck ausgelegt. Jordi Bassols: „Hygiene ist in allen Prozessen der Lebensmittelindustrie von entscheidender Bedeutung. Stäubli gewährleistet die von unseren Kunden geforderte Zuverlässigkeit und Lebensmittelsicherheit.“

Es gibt jedoch noch weitere Gründe, warum sich Timpolot für einen Stäubli Roboter entschieden hat – zum Beispiel die einfache Programmierung, die hohe Präzision und die lange Lebensdauer. Die integrierte Konnektivität mit zahlreichen Industrieprotokollen gewährleistet eine reibungslose Integration in die Steuerung der Gesamtanlage und Stäubli bietet einen weltweiten und hoch kompetenten Kundendienst.

Jordi Bassols: „Die Gesamtproduktqualität ist entscheidend, um eine solide Lösung zu bieten. Mit Stäubli stellen wir diese Qualität sicher. Das gilt sowohl für die mechanische Zuverlässigkeit als auch für das gesamte Finish. Wir wissen genau: Diese Roboter werden viele Jahre lang problemlos laufen. Damit leisten sie einen Beitrag zur langfristigen Rentabilität einer Produktionslinie.“

Vernetzung von Kamera, PC mit KI-basierter Software, SPS und Roboter

Auf der Datenebene ist die Bildverarbeitungskamera mit einem PC (mit von Timpolot entwickelter Software) verbunden. Hier ist die KI-Applikation lokalisiert. Die Koordinaten werden an die SPS (Omron NX1P2) gesendet, die sie über Ethernet/IP an den Roboter überträgt und auch die Peripheriegeräte steuert. Die SPS verwaltet somit nicht nur die E/A. Sie ist auch das Bindeglied in der Kommunikation zwischen allen Anlagen der Produktionslinie, und sie informiert den Bediener über die HMI.

Der Vorteil des KI-Einsatzes ist offensichtlich. Jordi Bassols: „Schinken sind unregelmäßige Objekte. Ein Teil des Algorithmus nutzt klassische Bildverarbeitungsfunktionen, aber die integrierte KI ist in der Lage, den Etikettierpunkt präziser zu bestimmen und die Knochenpositionen vorherzusagen – mit dem Ergebnis, dass Nadelbrüche beim Applizieren der Befestigungselemente verhindert werden.“

KI-basiertes Anbringen von Etiketten mit höchster Geschwindigkeit

Die Anlage läuft zur vollsten Zufriedenheit des Betreibers. Was sie einzigartig macht, ist die Aufgabe, die sie erfüllt: Bisher konnte diese Tätigkeit nur von Menschen ausgeführt werden. Jordi Bassols: „In der Fleischindustrie gleicht kein Stück dem anderen, was die Handhabung erschwert. Der Roboter muss eine reibungslose Kommunikation mit den Peripheriegeräten ermöglichen, um sich an die ständigen Veränderungen, d.h. an die Form jedes individuellen Produktes, anzupassen.“

Andererseits garantiert der Einsatz der Robotik eine gleichmäßig hohe Etikettierqualität: Alle Etiketten werden dauerhaft an etwa derselben Position auf dem Schinken angebracht. Das gewährleistet eine zuverlässige Produktrückverfolgbarkeit – mit dem Ergebnis, dass der Anwender dieser einzigartigen Automationslösung ein hochwertiges Endprodukt liefern kann.

Für Stäubli war dieses Projekt eine Herausforderung und zugleich ein Erfolg. Josep Maria Serra, Leiter Robotik bei Stäubli Spanien: „Wir haben umfassende Erfahrungen mit Robotern in der Lebensmittelindustrie, aber dies hier ist keine gewöhnliche Lösung: ein High-End-Automatisierungssystem, angepasst an hohe hygienische Anforderungen, das Einzelprodukte handhabt, mit integrierter KI und einer maßgeschneiderten Programmierung von Timpolot. Wir freuen uns darauf, neue Projekte mit diesem innovativen Systemintegrator zu realisieren.“