Ein mit Artec Leo und Ray erfasster digitaler Zwilling erhöht die Effizienz bei der Verarbeitung von Erbsen

Ein 3D-Modell der Produktionslinie zur Verarbeitung von Erbsen bei Dodman, aufgenommen mit Artec Leo und Ray

Es ist vielleicht nicht der erste Gedanke, der einem in den Sinn kommt, wenn man seinen Sonntagsbraten isst – doch bevor die meisten natürlichen Lebensmittel überhaupt auf den Teller kommen, müssen sie erheblich verarbeitet werden.

Zunächst hängt die Intensität der vorzunehmenden Auslese davon ab, woher die Lebensmittel ursprünglich stammen. Bei kleinen Gemüsesorten oder Hülsenfrüchten wie Erbsen ist dieser Prozess ziemlich aufwändig: Nachdem die Erbsen mit Hilfe von Sieb- oder Dreschmaschinen von den Schoten befreit worden sind, werden sie sortiert und gereinigt und anschließend schnell erhitzt und gekühlt, um sie zu sterilisieren.

Nach der Sterilisation werden sie mit einem Farbsortierer, Metalldetektoren und Röntgengeräten intensiv geprüft, um sicherzustellen, dass sie die Kunden in bestmöglichem Zustand erreichen.

Und auch der Anbau einer marktfähigen Erbse ist an sich keine Selbstverständlichkeit:  Unbeständiges Wetter und Pflanzenkrankheiten können sich katastrophal auf Qualität und Ertrag auswirken. Wenn Erbsen nicht sofort eingefroren oder vakuumverpackt werden, können sie zudem an Frische verlieren, was dazu führt, dass minderwertige Konserven auf den Markt gelangen.

Was können Sie also tun, wenn Sie nicht genügend Qualitätserbsen auf den Markt bringen können? Als ein Kunde mit genau dieser Frage an uns herantrat, half das lebensmittelverarbeitende Unternehmen Dodman Ltd. bei der Überarbeitung bestehender Produktionstechniken und beim Aufbau eines effizienteren Arbeitsablaufs. Sehr hilfreich war dabei ein mit Artec 3D-Scans erfasster digitaler Zwilling der Fabrik.

Auf der Suche nach der Perfektion in der Erbsenverarbeitung

Von seinem Hauptsitz in Ostengland aus zeigt sich Dodman stolz, hochwertige Verarbeitungssysteme für die führenden Lebensmittelmarken des Landes zu entwerfen, herzustellen und zu installieren. Da das Unternehmen bereits 3D-Scans in seine Arbeitsabläufe integriert und alles von Förderbändern bis hin zu Produktionslinien neu konzipiert hat, war es bestens qualifizier, seinem Kunden mit der Erbsensortierung weiterzuhelfen.

Großbritannien ist sowohl der größte Erbsenproduzent als auch der größte Erbsenverbraucher Europas - der durchschnittliche Brite isst 9.000 Erbsen pro Jahr -, so dass der Kunde des Konservenherstellers Dodman bereits alle Hände voll zu tun hatte, um mit der Nachfrage Schritt zu halten. Undichte Maschinen machten die Sache nicht einfacher, weshalb das Unternehmen beschloss, sich an Dodman zu wenden und ein neues System zu installieren, das den Verlust wertvoller Bestände eindämmt.

Normalerweise scannt und analysiert Dodman komplizierte Maschinen mit einem kabellosen, tragbaren Artec Leo, den das Unternehmen von seinem Gold-zertifizierten Artec Partner Patrick Thorn & Co. erworben hat. Schon die erste Online-Vorführung des Scanners löste Begeisterung aus. Und auch in der alltäglichen Praxis war es immer wieder erstaunlich, wie einfach es ist, die glänzenden, stählernen Förderbänder vor Ort zu erfassen und mit CAD-Modellen zu vergleichen – denn genau das war benötigt worden.

Der Gold-zertifizierte Artec Partner Patrick Thorn hilft dem Dodman-Team bei der Optimierung der 3D-Scans

Angesichts ihrer Größe versuchte Dodman zunächst, die Anlage seines Kunden mit dem LiDAR-Scanner Artec Ray zu digitalisieren. Der 3D-Scanner mit großer Reichweite war zwar in der Lage, die gesamte Fabrikhalle zu erfassen, doch erhöhte Plattformen und andere Objekte verdeckten feinere Details im Blickfeld des Geräts.

Um dieses Problem zu umgehen, begann Dodman, neben Ray auch Leo einzusetzen, um auch einzelne Bereiche mit hoher Präzision und Geschwindigkeit zu digitalisieren. Laut Konstrukteur Andy Chase erwies sich dieser Arbeitsablauf als das perfekte Rezept für die Erfassung genauer Daten unterschiedlicher Auflösung, die für das Projekt erforderlich waren.

„Wir haben einen sehr hohen Genauigkeitsgrad erreicht - bis auf 2 mm - und wenn man bedenkt, wie wackelig die vorhandene Ausrüstung war, ist das unglaublich“, so Chase. „Wir haben das gesamte Areal vermessen, doch wir waren auch für die Förderung verantwortlich. Unsere neue Anlage musste auslaufsicher sein, denn sonst wäre das für unseren Kunde verlustreich. Wir brauchten daher auch Artec Leo, der uns einen wirklich detaillierten Überblick über das Areal ermöglichte.“

Vermessung mit digitalen Zwillingen

Im Mittelpunkt der neu gestalteten Produktionslinie stand die Erbsensortier-Anlage des Kunden. Nachdem Dodman eine neue Plattform und ein neues Pumpsystem zum Anheben der Erbsen im Tank entwickelt hatte, musste er sicherstellen, dass dieses System in die vorhandenen Maschinen integriert werden konnte.

Hier kam das 3D-Scanner von Artec ins Spiel: Sie ermöglichten die Erstellung präziser digitaler Zwillinge, die zur Vermessung und Planung in einer virtuellen Fabrikhalle verwendet werden konnten. Mit herkömmlichen Lasern und Bändern hätte dieser Prozess Wochen gedauert und nur einfache Blockmessungen geliefert. Im Vergleich dazu dauerte die Erfassung von oben nach unten mit Leo und Ray nur fünf Stunden.

Von Dodman erfasste Artec Leo und Ray 3D-Scandaten in Artec Studio

Bei der Bearbeitung der Daten in der 3D-Scan- und -Verarbeitungssoftware Artec Studio war Patrick Thorn ebenfalls von großer Hilfe und ermöglichte es dem Dodman-Team, die Ergebnisse zu optimieren. Mit Thorn fanden sie heraus, dass die Ausreißer-Entfernung und die Radiergummi-Werkzeuge des Programms verwendet werden konnten, um falsch ausgerichtete Bilder zu löschen, und dass die Vereinfachung des Polygonnetzes eine Reduzierung der Dateigröße für den Export ermöglichte.

„Als wir uns mit der Software vertraut machten, war Patrick sehr hilfreich, indem er uns einige Tipps und Tricks für eine effiziente Datenverarbeitung zeigte“, merkt Jack Tucker, ein weiterer Konstrukteur, an. „Mir wurde klar, dass ich viele Hintergrundrauschen erfasste und es ziemlich schwierig sein würde, die Daten zu bereinigen. Doch mit den Beschneidungswerkzeugen von Artec Studio war es sehr einfach, nicht benötigte Daten nach der Ausrichtung zu entfernen.“

Nach der Bearbeitung wurde das Polygonnetz der Fabrik an die CAD-Konstruktionsplattform SOLIDWORKS gesendet, wo es mit dem Add-on Mesh2Surface nachgebaut wurde, so dass die Maschinen getrennt, verschoben und virtuell umgebaut werden konnten. Das Ergebnis? Ein komplexer digitaler Zwilling der neuen Produktionslinie des Unternehmens, der später verwendet wurde, um die richtige Passform zu gewährleisten und sie im Sinne ihrer Funktion zu modellieren.

„Durch die Erfassung größerer Bereiche mit Ray und seiner großen Reichweite und das Ausfüllen feinerer Details mit dem mobileren und präziseren Leo ist es jetzt möglich, unglaublich realistische 3D-Modelle maßstabsgetreu zu erstellen"“ fügt Thorn hinzu. „Es war mir ein Vergnügen, das Dodman-Team bei ihrem Innovationsvorhaben im Bereich der Fabrikverarbeitung zu unterstützen, und ich kann es kaum erwarten, zu sehen, wohin sie 3D-Scans und digitale Zwillinge als Nächstes anwenden werden!“

Leo und Ray: zwei Erbsen in einer Schote

Nachdem Leo und Ray so erfolgreich zusammen eingesetzt worden sind, sieht Tucker nun weitere Anwendungsmöglichkeiten für die Digitalisierung von Produktionslinien mit mehreren Auflösungen. Da das Erbsen-Projekt des Kunden erst das erste Projekt war, für das Dodman Ray eingesetzt hat, erwartet er auch, dass die Scanergebnisse in Zukunft noch besser werden.

Die Aktivitäten des Unternehmens im 3D-Scanning dienen jedoch nicht ausschließlich der Vermessung. So hat Dodman die Technologie auch für Reverse Engineering und die Nachrüstung mehrerer Ausrüstungsgegenstände eingesetzt. Für einen Kunden wurde zum Beispiel ein Behälter digitalisiert und zu einem effizienteren Mischbehälter für Chemikalien umgebaut.

Ein weiteres 3D-Modell, das von Dodman mit Artec Leo erstellt wurde: ein chemischer Mischbehälter

Tucker fügt hinzu, dass Leo auch die Messeffizienz von Dodman „Woche für Woche“ verbessert, insbesondere in beengten, unübersichtlichen Räumen oder beim Wechsel zwischen Förderanlagen, was „viel Zeit kostet und mit sich bringen kann, dass Details übersehen werden“.

„Im Laufe eines Projekts stellt man fest, dass man einen Bereich oder ein Detail gescannt hat, von dem man zunächst vielleicht nicht annahm, dass es relevant ist, aber am Ende ist es das“, so Tucker abschließend. „Mit dem 3D-Scannen können Projekte und Entwürfe ihren Verlauf ändern, doch ist das kein Problem, denn Sie haben in jedem Fall alle Details, die Sie benötigen, erfasst.“