Des caméras thermiques dans l'industrie agro-alimentaire

Dans l'industrie alimentaire, il est essentiel de soigneusement contrôler la température des denrées périssables tout au long de la production, du transport, du stockage et des ventes. Des avertissements répétés au sujet des maladies dues à des aliments contaminés et insuffisamment cuits attestent de la nécessité de renforcer le contrôle des processus. Étant donné que le facteur humain est presque toujours en cause, les acteurs de l'industrie alimentaire ont besoin d'outils pour automatiser les opérations essentielles, de façon à réduire les erreurs humaines tout en maîtrisant les coûts.

Les caméras thermiques font partie de ces outils. Les caméras thermiques FLIR vous permettent d'effectuer des relevés thermiques sans contact automatisés dans de nombreuses applications agro-alimentaires. Des sorties vidéo analogiques peuvent être affichées sur des écrans vidéo, et les données thermiques numériques, y compris les sorties vidéo MPEG4, peuvent être acheminées vers un ordinateur via Ethernet.

Son fonctionnement

Les principaux composants effectuant un relevé sans contact des températures dans le secteur de l'agro-alimentaire sont les caméras thermiques et les logiciels associés. Elles servent de capteurs sans contact « intelligents » pour effectuer des inspections intégrales, mesurer la température des équipements, des produits réfrigérés et des aliments cuits lorsqu'ils sortent du processus de cuisson.

Les caméras thermiques sont faciles à utiliser, de petite taille et peuvent être positionnées quasiment partout. Elles peuvent également être utilisées pour inspecter l'étanchéité des emballages, et améliorer l'efficacité des autres opérations de transformation alimentaire. 

Les caméras thermiques FLIR sont dotées de progiciels et d'interfaces de communication qui permettent de les utiliser pour le contrôle des processus automatisés. Les logiciels tiers facilitent l'intégration de ces outils dans des systèmes automatisés de traitement d'image sans qu'il soit nécessaire de recourir à un code de contrôle personnalisé.

L'utilisation de caméras thermiques dans la transformation des aliments augmente pour les applications suivantes :

• Aliments cuits au four
• Viandes cuites au micro-ondes
• Séchage par micro-ondes de riz étuvé et d'autres céréales
• Inspection de la température des fours
• Remplissage correct des compartiments dans les emballages de repas surgelés
• Vérification de l'intégrité des emballages cellophane sur les plats réchauffés au micro-ondes
• Inspection des points de colle sur les rabats des cartons d'emballage
• Surveillance des bacs dans les réfrigérateurs et les congélateurs

La thermographie pour l'assistance qualité et la sécurité des produits

L'imagerie thermique est avant toute chose un outil d'assurance qualité (AQ). Contrôler la qualité et l'innocuité des produits carnés cuits constitue une excellente application de cette technologie. Une caméra thermique fixe peut enregistrer la température de filets de poulet par exemple, lorsqu'ils sortent de la bande transporteuse d'un four tunnel.

L'objectif est de s'assurer qu'ils sont suffisamment cuits sans l'être trop et sans être desséchés. Une réduction de la teneur en humidité représente par ailleurs une perte de rendement par rapport au poids. Les caméras thermiques  peuvent également être utilisées à des fins d'inspection sur les lignes de précuisson par micro-ondes. Outre l'amélioration du produit en termes de qualité et de sécurité, le débit général peut être amélioré. Autre avantage, les frais d'énergie sont réduits.

Surveillance des équipements

Outre l'inspection des aliments cuits, les caméras thermiques peuvent surveiller les fours tunnels. Elles peuvent même être intégrées à une boucle de rétroaction pour contribuer à contrôler la température du four.

Les caméras thermiques pour fours tunnel peuvent également servir à contrôler l'uniformité de la température sur toute la largeur du tapis cuiseur du convoyeur. Si un élément de chauffage à l'intérieur d'un four électrique tombe en panne, ou si le chauffage est irrégulier sur un four à air circulé, un côté du flux de produits peut être plus froid. Les caméras thermiques permettent de s'en rendre rapidement compte.

Les inspections qualité de ce genre sont bien plus difficiles à mener à l'aide de capteurs thermiques conventionnels à contact. Les caméras thermiques peuvent ainsi contribuer à corriger la variabilité et à améliorer la qualité avant qu'un lot de produits ne soit mis au rebut.

Inspections de l'emballage

Il existe un logiciel qui permet aux caméras thermiques de localiser les objets et les motifs sur l'image. Une application d'appariement de motifs est utilisée dans la production des repas surgelés. Le traitement d'images thermique peut utiliser un logiciel de reconnaissance des motifs pour vérifier le bon remplissage des compartiments des barquettes d'emballage.

Une application associée est l'inspection intégrale et automatisée du film alimentaire thermoscellé sur les repas préparés à réchauffer au micro-ondes. Une caméra thermique peut voir le rayonnement de chaleur émanant de la bordure de la barquette, à l'endroit où le cellophane a été thermoscellé. La température sur le pourtour de l'emballage peut être vérifiée en utilisant l'image thermique avec un logiciel de traitement d'images. Ce type de programme apparie le motif géométrique de l'image et ses températures par rapport aux températures d'un motif enregistré dans la mémoire de l'ordinateur. Ce système peut bénéficier d'une autre fonction, à savoir le marquage au laser d'un emballage insuffisamment scellé, afin de permettre son retrait lors de son passage au poste de vérification.

Autre problème affectant indirectement la sécurité des produits, l'intégrité des cartons qui recouvrent et protègent les contenants alimentaires. L'une des façons les plus économiques de sceller les cartons est de fermer les rabats par collage à chaud. Par le passé, l'intégrité des points de colle était déterminée par la réalisation périodique de tests destructifs sur plusieurs échantillons. La procédure était à la fois longue et coûteuse.

La colle étant chauffée, une caméra thermique peut « voir » au travers du carton pour vérifier la forme et la dimension des points de colle appliqués à chaud La caméra peut être installée de manière à inspecter des zones prédéfinies des rabats où la colle doit être appliquée, et à vérifier la taille et la température des points de colle.

Les données numériques collectées sont utilisées pour motiver l'acceptation/le rejet de chaque emballage, afin que les cartons défectueux puissent être immédiatement retirés de la chaîne de production. Les données sont automatiquement journalisées dans le système d'assurance qualité à des fins d'analyse des tendances. De cette façon un avertissement peut être émis si un nombre trop élevé de cartons sont défectueux.

Une autre application est associée aux caméras thermiques, à savoir la surveillance des opérations de remplissage des contenants. Même si cet aspect pose rarement un problème de sécurité pour les produits, il affecte néanmoins le rendement et la conformité aux réglementations. Différentes zones sur la bouteille peuvent être définies et utilisées pour déclencher une alarme et retirer les bouteilles trop ou insuffisamment remplies. Les caméras thermiques sont une alternative préférable aux caméras à lumière visible lorsqu'une bouteille ou un pot est fabriqué en verre de couleur foncée ou en plastique.

Automatisation des mesures

Le logiciel d'application actuellement disponible pour les caméras thermiques comprend une grande variété de fonctions qui prennent en charge les applications automatisées de transformation des aliments. Ce logiciel complète et fonctionne avec le progiciel intégré aux caméras thermiques. Les bibliothèques d'images et les outils associés de ces solutions sont compatibles avec tout type de matériel et de langue, ce qui garantit aux ingénieurs agro-alimentaires une mise en œuvre simple et rapide des systèmes de contrôle et de surveillance thermiques.

Les caméras thermiques elles-mêmes fournissent à l'utilisateur différents modes de fonctionnement qui réalisent des mesures thermiques correctes dans des conditions diverses. Deux fonctions couramment trouvées sur ces caméras sont le point de mesure et les mesures de zone.

Le point de mesure relève la température en un point précis. La fonction de zone isole une zone sélectionnée sur un objet ou dans une scène et fournit généralement les températures maximum, minimum et moyenne de cette zone. La plage de mesure thermique peut généralement être sélectionnée par l'utilisateur. En complément de la possibilité de sélectionner la plage de température, la plupart des caméras permettent à un utilisateur de configurer une échelle de couleurs ou une échelle de gris pour optimiser l'image de la caméra.

Dans les applications des fours tunnel, la fonction de zone est généralement utilisée parce que des produits cuits sont souvent positionnés de manière aléatoire sur le tapis cuiseur. La caméra peut être programmée pour trouver et mesurer les températures minimum et maximum à l'intérieur d'une zone définie. Si l'une des températures sélectionnées devait s'écarter des limites définies par l'utilisateur, un programme d'application s'exécutant sur un PC ou un PLC déclencherait immédiatement une alarme, invitant ainsi l'opérateur à vérifier l'image thermique sur un moniteur vidéo ou un PC pour trouver ou retirer un produit défectueux, et/ou ajuster la température de cuisson.

En cas de surveillance locale, l'E/S numérique de la caméra IR peut être utilisée pour directement déclencher un dispositif d'alarme sans logiciel supplémentaire. Cependant, la transformation des aliments s'appuie souvent sur des outils d'analyse de niveau supérieur, lesquels sont disponibles dans un logiciel tiers s'exécutant sur un PC.

Ces solutions prêtes à l'emploi rendent superflue l'écriture d'un code source pour l'application. En se conformant à des normes d'interface traditionnellement utilisées pour le traitement d'images comme GigE Vision® et GenICam™, un grand nombre de fonctionnalités sont prises en charge par ce logiciel.

Un schéma simplifié de la surveillance d'un tapis cuiseur est affiché. Une caméra thermique convient à de nombreuses applications, ou une caméra thermique peut être associée à une caméra à lumière visible pour enregistrer d'autres attributs de l'objet cible, comme la couleur.

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