Van stenenverwijdering tot totale procescontrole

Automatische detecteer- en sorteertechnieken werden in Nederland al voor de Tweede Wereldoorlog toegepast, onder meer in de mijnbouwindustrie, de diamantindustrie en vooral ook in de levensmiddelenindustrie, bijvoorbeeld voor het meten van de kleur van tomaten en voor het herkennen van soorten vis. De ontwikkeling van dit soort technieken vond ook vooral binnen de levensmiddelenindustrie plaats. De TU Delft, met name de toenmalige faculteit Mijnbouwkunde en petroleumwinning, ging er in 1978 mee aan de slag. In dat jaar werd Wijnand Dalmijn door Maltha Glasrecycling verzocht om geautomatiseerde oplossingen te vinden voor delen van het bedrijfsproces binnen Maltha. "In die tijd was het reinigen van glas eigenlijk nog helemaal mensenwerk. Mensen stonden het vuil eruit te rapen en soms op kleur te sorteren. Het was allemaal nog puur handwerk," aldus Dalmijn.

Stap voor stap

De techniek die Wijnand Dalmijn en zijn medewerkers in de loop der jaren hebben ontwikkeld, is in verschillende stappen tot stand gekomen. Eerst bouwden zij een machine om stenen in het glas te herkennen. Dit gebeurde en gebeurt nog steeds met laserdiodes, die vast kunnen stellen of de lichtdoorlatendheid van voorwerpen 0 is (steen) of 1 (glas). In de toekomst zullen deze laserdiodes door minder onderhoudsgevoelige camera's worden vervangen. De tweede machine waar Maltha om verzocht, was een metalendetecteerder, om deeltjes van lood en aluminium uit het glas te kunnen verwijderen. In deze machine worden de scherven over een plaat geleid waar een zender in zit, die vervolgens een groot aantal ontvangertjes in staat stelt om de metaaldeeltjes te detecteren. De derde stap was de sortering van het glas naar kleur. Eerst werd een machine ontwikkeld om hele flessen op kleur te sorteren en daarna een machine om scherven te sorteren. Dit sorteren naar kleur - wit, groen, bruin en zwart - gebeurt door de meting van verschillende lichttransmissies bij minstens twee maar bij voorkeur drie of vier golflengten. In alle machines is overigens de scheidingstechniek, na de detectie, hetzelfde. Tien centimeter na de sensor, dus het apparaat dat de eigenschappen meet, zorgt een rij blaasventieltjes voor de daadwerkelijke verwijdering van de gedetecteerde voorwerpen. De efficiëntie van deze systemen is 97%, met andere woorden, van elke 100 te verwijderen deeltjes, worden er 97 uitgehaald.

Harde data

Voor de TU Delft, als wetenschappelijke instelling, was in dit hele proces niet zo zeer de ontwikkeling van de machines interessant, maar vanzelfsprekend veeleer de onderbouwing van theoretische modellen. "De statistiek rond het bemonsteren en alle discussies daarover waren voor ons het leuke," zegt Wijnand Dalmijn. "De machines zelf zijn minder spannend, het liefst hadden we nooit machines gebouwd, maar we hadden ze gewoon nodig om de data te verzamelen waarmee we de theorie konden bewijzen. Het gaat om enorm geringe hoeveelheden, vijftig gram per ton, dat is vijftig 'parts per million'. Je hebt daarom harde data nodig en een enorme hoeveelheid software, vooral ook om die data te filteren. In de data die de machine op grond van lichttransmissie geeft, zitten enorm veel verkeerde data. De machine moet bijvoorbeeld ook het verschil tussen steen en papier weten, terwijl papier ook niet goed lichtdoorlatend is. En bij een beetje gebogen flessenbodem breekt het licht, waardoor niet de diode die het licht zou moeten ontvangen, maar de diode ernaast het licht krijgt. Weg zijn dan je data. Ook als glas kleiner wordt en je alsmaar meer breukkanten krijgt, wordt het voor de machine allemaal zwart en gaat hij het als stenen zien. Zo zijn er heel veel van dit soort kleine dingen, die de zaken behoorlijk ingewikkeld maken. En software is natuurlijk altijd nog wel te verbeteren, dat wil zeggen sneller en goedkoper te maken, maar ik denk niet dat het basisprincipe nu nog te vereenvoudigen is."

Procescontrol

Na de ontwikkeling van de sorteertechniek was het werk nog niet gedaan. Bij Maltha Glasrecycling was immers de behoefte ontstaan aan een machine die de kwaliteit van het eindproduct kon meten, dat wil zeggen de restvervuiling in de scherven. Tot medio 2001 werd dit werk nog steeds met de hand gedaan, maar nu beschikt Maltha - als eerste in de glasrecyclingsbranche - over een machine voor automatische kwaliteitscontrole. "Tot slot hebben we nog iets moois gemaakt," aldus Wijnand Dalmijn. "Van de machines die tegenwoordig worden gemaakt, kun je elektronisch de data uitlezen. We hebben het nu zo gemaakt, dat deze data en de data uit de kwaliteitscontrole naar een centrale processor-unit gaan en ook centraal af te lezen zijn. Van iedere machine kun je de data op een willekeurige manier gebruiken. Het totale systeem meet nu de ingangskwaliteit van het glas, meet daarna in het proces per machine de activiteit en kan op grond daarvan een constante kwaliteit glasscherven maken. Met deze manier van 'procescontrol' kun je de hele fabriek automatisch gaan sturen."

Nu is de totale klus geklaard. Wijnand Dalmijn zal, na bijna vijfentwintig jaar, de materie loslaten. "Optimalisatie en kostenverbetering is een eeuwig voortgaand proces," zo zegt hij tot slot, "maar dat wordt voor honderd procent gedaan door de firma's die de apparatuur leveren. Wetenschappelijk gezien is de vernieuwingswaarde gering en dat laat ik dus graag aan andere kundigen over."

Verschenen in: Special Magazine van Revue Arts, 2001

Peter van Steen, tekstschrijver, info@petervansteen.nl