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19.10.2016

Bildverarbeitungssystem von Hengstmann

Immer das richtige Material im richtigen Silo

Bei der Anlieferung von Sand oder Zuschlagsstoffen kann es vorkommen, dass der Mischmeister das falsche Silo freigibt. Ein Bildverarbeitungssystem erkennt die unterschiedlichen Materialien und prüft, ob diese mit der von der Mischanlagensteuerung vorgegebenen Sorte übereinstimmen.

Ein Bildverarbeitungssystem erkennt die unterschiedlichen Materialien beim Befüllen von Silos (© Hengstmann)

Moderne Mischanlagen sind in der Lage, eingegebene oder hinterlegte Rezepturen sehr genau zu dosieren und zu dokumentieren. Aus den archivierten Chargenprotokollen lässt sich jederzeit belegen, dass die Mischanlagensteuerung die Dosierklappen der Silos für Zuschläge, Bindemittel oder Zusatzstoffe geöffnet und Material aus dem jeweiligen Silo auf die nachfolgende Waage abgegeben hat. Eine Schwachstelle hierbei ist bis heute die Überprüfung, ob sich auch das richtige Material im richtigen Silo befindet. Besonders bei den Zuschlägen, die täglich in zum Teil erheblichen Mengen angeliefert werden, kann es immer wieder vorkommen, dass der Mischmeister das falsche Silo für den Lkw freigibt.

Fehler mit schwerwiegenden Folgen

Die Folgen eines solchen Fehlers können schwerwiegend sein. Meist wird nicht sofort bemerkt, dass der Drehverteiler auf das falsche Silo eingestellt ist. Erst beim Verarbeiten des Betons stellt sich heraus, dass die Betonmischung mehr oder weniger Grobanteile besitzt als die Mischungen zuvor.

In der Regel wird auch nicht sofort beim ersten Verdacht die Produktion angehalten. Wird das Labor verständigt, kann der Laborant zwar durch Auswaschung und Absiebung der Probe die Abweichung der Sieblinie vom gewünschten Rezept nachweisen, das ändert aber nichts an der Tatsache, dass sich falsch zusammengesetzter Beton bereits in der Schalung oder im Fertigteilwerk auf der Produktionspalette befindet oder dass schon mehrere Bauteile mit dieser Fehlmischung betoniert wurden.

Die vermischten Zuschläge müssen aus dem Silo herausgeholt und entsorgt werden, was Material-, Geräte- und Personalkosten im vier- bis fünfstelligen Bereich verursacht und die Produktion behindert.

Problemlösung mittels Bildverarbeitung

Beton Kemmler in Tübingen, ein Hersteller von Betonfertigteilen und Fertiggaragen, wollte sich mit dieser Situation nicht abfinden. Daher suchte das Unternehmen eine Möglichkeit, mittels einer neutralen Kontrolleinrichtung die Entscheidung des Mischmeisters für die Anwahl eines bestimmten Zuschlagstoffsilos nochmals zu prüfen. Falls ein Widerspruch zwischen der Entscheidung des Mischmeisters und dem Ergebnis des technischen Kontrollsystems auftritt, soll die Beschickung sofort gestoppt werden.

Mit Hengstmann Solutions aus dem oberbayerischen Sachsenkam wurde ein Partner gewonnen, der ein entsprechendes System entwickelte. Dieses erkennt mittels Bildverarbeitung die unterschiedlichen Materialien und kontrolliert die Übereinstimmung mit der von der Mischanlagensteuerung vorgegebenen Sandsorte. Eine besondere Schwierigkeit bestand dabei im genauen Unterscheiden der drei verwendeten Sandsorten.

Erkennungswahrscheinlichkeit bei über 95 Prozent

Nach mehrjähriger Entwicklungsarbeit und dem Erreichen der Serienreife wurde das System in die Mischanlagensteuerung eingebunden. In drei Tiefsilobunkern sind Kameras montiert, die alle von einer gemeinsamen Software ausgewertet werden.

Der Lkw-Fahrer bekommt vom Mischmeister eine Abladestelle zugewiesen, danach stellt der Mischmeister den Drehverteiler an der betreffenden Mischanlage auf die gewünschte Silokammer ein. Der Fahrer kippt sein Material in den Tiefsilobunker.

Die Förderstrecke läuft an, in der Steuerung ist eine Vorzieh-Zeit ab dem Anlaufen der Rüttelrinne eingestellt. Von der Mischanlagensteuerung werden das angewählte Material sowie die zu verwendende Kamera an die Korngrößen-Erkennungssoftware gesendet und diese gestartet. Die Materialoberfläche wird mit einem Abstreifer eingeebnet, um immer denselben Abstand von der Materialoberfläche zur Kamera zu gewährleisten.

Bei kurzzeitiger Scheinwerferbeleuchtung werden mehrere Bilder vom Material angefertigt. Die mit hinterlegten Bildern trainierte Software erkennt die Sandsorte. Anschließend wird überprüft, ob das Resultat mit derjenigen Sorte, deren Silo vom Drehverteiler angewählt wurde, übereinstimmt. Dies findet statt, bevor das Material den Elevator erreicht hat.

Wird das aufgegebene Material als richtig erkannt, erhält der Anlagenfahrer eine Meldung auf der Visualisierung und die Beschickung wird ohne Unterbrechung fortgeführt. In dieser Meldung muss die Bezeichnung "Kerngröße" noch in "Korngröße" geändert werden. Ergibt sich ein Widerspruch zwischen der Material- bzw. Siloanwahl des Mischmeisters und dem erkannten Material, schaltet die Mischanlagensteuerung den Transport des zweifelhaften Materials (Rüttelrinne, Band o. Ä.) vor dem Erreichen des Elevators ab. Der Mischmeister wird informiert und muss seine Siloentscheidung überprüfen.

Die Erkennungswahrscheinlichkeit beträgt nach Herstellerangaben über 95 Prozent. Zu Testzwecken wurden über Monate hinweg immer wieder absichtlich falsche Silos angewählt, was das System, von wenigen Ausnahmen abgesehen, zuverlässig bemerkte und die Beschickung stoppte.

Nach eigenen Angaben schließt das von Hengstmann Solutions entwickelte Verfahren der Bildverarbeitung im Betonbereich erstmals die Überwachungslücke in der Materialkette vom angelieferten Rohmaterial Kies, Splitt und Sand bis zum hergestellten Betonbauteil. Das Verfahren kann bei jeglicher Art von Materialerkennung im Zuschlagsbereich eingesetzt werden. Das Auswertesystem ist dabei nicht auf eine Kamera oder einen Erkennungsplatz beschränkt. W

Hengstmann Solutions GmbH
www.hengstmann.com

Unternehmensinformation

Hengstmann Solutions GmbH

Am Reutberg 4
DE 83679 Sachsenkam
Tel.: 08021 504720
Fax: 08021 50472-28

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