Jeder Golfer kennt die Situation, dass ein unglücklich getroffener Ball nicht auf dem Fairway oder Grün landet, sondern im nächstgelegenen Wasserhindernis. Dort sammeln sich sehr schnell viele tausend Golfbälle, die teilweise nur ein oder wenige Male gespielt wurden und in makellosem Zustand sein können. Besonders in den USA und Großbritannien, wo der Golfsport weit verbreitet und die Golfplatzdichte viel höher als in Deutschland ist, schlummern Unmengen an Bällen in den „Lakes“. Professionelle Taucher sind weltweit auf Golfplätzen unterwegs, um diese Bälle zu bergen. Die Firma Easy Lakeballs aus Wiesbaden hat sich darauf spezialisiert, Lakeballs zu sammeln, zu reinigen, zu sortieren und anschließend wieder in den Verkauf zu bringen. Bis zu 3,5 Millionen Bälle werden auf diesem Wege einer weiteren Verwendung zugeführt. Insbesondere bei Low-Handicap-Spielern oder bei Anfängern sind die Bälle sehr beliebt, verabschiedet sich doch gerade bei den ersten Golfrunden immer wieder ein Ball im Wald oder eben erneut im Wasserhindernis, was auf Dauer mit nicht unerheblichen Kosten verbunden sein kann.

Manueller Sortiervorgang aufwändig

Gerade der Sortierprozess nach Marken und anschließend markenspezifischen Typen ist ein sehr personalintensiver Prozess. Um hier dem auch in diesem Bereich vorherrschenden Arbeitskraftmangel entgegenzuwirken, hat sich Easy Lakeballs im Jahre 2022 dazu entschieden, mit der Aufgabenstellung des automatischen Sortierens den Markt zu sondieren. Letztlich fand man mit der Firma Meprovision, einem Sonderlösungsanbieter im Bereich optischer Prüfung und Identifikation aus dem saarländischen Dillingen, den Partner, um das Projekt von Seite der Erkennung umzusetzen.

Automationslösung erfordert KI

Nach sehr intensiver Studie und langen Abwägungen hinsichtlich der Machbarkeit war klar, dass dieses Projekt nur unter Einsatz einer projektspezifischen KI (Künstliche Intelligenz) lösbar sein wird. Hinzu kam die Herausforderung, die Bälle den Kameras so zu präsentieren, dass die entsprechenden Merkmale (Marken- oder Typeninformation) mit hoher Wahrscheinlichkeit auch sichtbar sein werden. Nachdem man mit Zebra Aurora Vision Studio das richtige Produkt zum Umsetzen der KI gefunden hatte, war schnell klar, dass Minitec als langjähriger Partner von Meprovision, den Zuschlag zur Entwicklung und zum Bau der notwendigen Automatisierungstechnik und Mechanik erhält. Gemeinsam wurde ein Transportkonzept entwickelt, welches die Bälle mithilfe eines Segmentförderers auf einer Schiene entlangführt. Mit drei 12 MP-Farbkameras werden von jedem Ball insgesamt neun Bilder erfasst, aus denen dann das Einzelergebnis je Ball ermittelt wird. Nach diesem Verfahren entstand eine KI auf Basis von rund 50.000 Bildern, die projektspezifisch erfasst und in aufwendigem Verfahren trainiert wurde. Die Anlage ist damit in der Lage, insgesamt rund 20 Marken und je Marke wiederum bis zu 30 unterschiedliche Typen zu erkennen.

Mehrstufiger Prozess

Der Sortierprozess verläuft in zwei Stufen. Zunächst werden die Bälle, deren Zusammensetzung je Prüfauftrag völlig unbekannt ist, nach Marken sortiert. Nachdem die Markenreinheit über diesen Sortierschritt sichergestellt ist, werden dann die einzelnen Marken nach Typen, Farben oder Typenmix sortiert. Die Anlage verfügt über insgesamt 32 Sortierstellen zzgl. eines NIO-Auslasses und ist in der Lage, pro Stunde bis zu 7.000 Bälle zu verarbeiten. Über ein Rohrsystem werden die Bälle von der Bandstrecke ausgeschleust und in unterschiedlich großen Behältertypen gesammelt. Durch einen vorgeschalteten Steigförderer mit einem Bunkervolumen von bis zu 15.000 Bällen kann die Anlage etwas mehr als zwei Stunden autark arbeiten.

Typenvielfalt als Herausforderung

Die größte Schwierigkeit in Verbindung mit der Aufgabenstellung ist die Typenvielfalt selbst innerhalb einer Klasse. So gibt es allein zur Unterscheidung des Markenzeichens von Nike bis zu zehn unterschiedliche Logodarstellungen. Diese unterscheiden sich durch Größe und durch die Kombination mit anderen Zeichen. Eine Erkennung der Logos mit regelbasierten Ansätzen ist aufgrund der Vielfalt aus diesem Grunde undenkbar. Auch für das Trainieren der KI ist ein enormer Aufwand notwendig, da die Unterschiede innerhalb der Klassen und auch die Tatsache, dass es viele Bälle mit Logos- und Logozusätzen gibt, die nicht bekannt sind, enorm herausfordernd sind.

MiniTec-Konstruktion mit zahlreichen Besonderheiten

Die Konstruktion und Automation der Anlage musste von MiniTec auf die besondere Aufgabenstellung hin angepasst werden. So verfügt der Fördergurt über 88 angeschraubte Nocken, um die Golfbälle beim Transport zu separieren. Sobald ein Golfball bezüglich Hersteller und Typ identifiziert ist, wird er in den entsprechenden Behälter geblasen. Dazu wird jede Blasdüse einzeln angesteuert (32 Ventile). Die Ausschleuse-Stelle für nicht erkannte Golfbälle wird per Sensor überwacht. Dieser dient sowohl zum Zählen der „schlechten“ Bälle als auch als Überlaufschutz, wenn die Kiste voll ist und die Bälle nicht mehr abtransportiert werden können. Auch an das generelle Handling und die Arbeitssicherheit wurde gedacht. So kann die komplette Anlage bei Bedarf durch die Heberollen von Hand verfahren werden. Für Wartung und Servicearbeiten sind zwei sensorüberwachte Doppelflügeltüren integriert. Zudem verfügt die Maschine über einen Eingreifschutz aus 5 mm durchsichtigen Polycarbonatscheiben.

Anlage spart Geld und Zeit

Für den Kunden bedeutet der Einsatz der Sortieranlage ein enormes Einsparpotenzial im Bereich des Sortiervorganges und somit eine gewisse Unabhängigkeit bzgl. benötigter Personalressourcen. Die Betreuung der Anlage insbesondere hinsichtlich der Pflege und Aktualisierung der KI verbleibt weiterhin bei Meprovision. Zusammen mit MiniTec wurde eine höchst individuelle Lösung für einen sehr speziellen Anwendungsfall geschaffen, die dem Kunden signifikante Vorteile bringt.