Il y a moins de trois ans, les cousins Martijn et Lars Flikweert fondaient la société Flikweert Vision Technologies à Ouwerkerk en Zélande avec un objectif : développer des solutions pratiques pour automatiser le secteur agricole et le rendre plus durable. Une orientation finalement logique car les parents possèdent une entreprise agricole et les formations avaient un lien avec le secteur. Martijn a étudié Agrotechnique & Management à l’Aeres Hogeschool à Dronten et Lars a suivi la formation Biobased Engineering (agro-technologie) à l’Université de Wageningen. Peu de temps après, l’ingénieur en mécanique Stefan, frère de Martijn, rejoignait l’entreprise.
À partir de leurs bagages respectifs, les trois jeunes hommes ont construit une machine capable de trier automatiquement les pommes de terre. Dans la plupart des entreprises agricoles, un tri manuel a lieu pour avoir un lot le plus attrayant possible et garder une valeur élevée. On retire principalement les mottes de terre, les pierres et les pommes de terre malades ou abimées. Un travail exigeant de la main d’œuvre et donc coûteux, et le tri est loin d’être parfait car les tubercules aux ‘altérations’ moins visibles passent à travers le tri, certainement si le trieur a moins de connaissances ou d’expertise en la matière.
Pour les spécialistes de Flikweert, une automatisation devait être possible en appliquant une technologie de vision combinée à une intelligence artificielle. À l’aide de caméras, les pommes de terre sont visualisées de chaque côté et les images générées sont évaluées par l’intelligence artificielle. Les pommes de terre attaquées par les taupins (les larves creusent des trous et des galeries dans la pomme de terre), la gale commune, abimées, malformées, avec des crevasses de croissance et de teinte verte se distinguent des mottes de terre, des pierres et autres saletés. Martijn Flikweert: « En ‘mesurant’ au préalable un certain nombre de pommes de terre et en collectant les données, il est possible de créer un système IA performant qui reconnaît les écarts de manière fiable. Et plus vous collectez de données, mieux votre système se porte. En fin de compte, vous pouvez ‘nettoyer’ énormément de lots de pommes de terre et même un lot pratiquement sans valeur peut en retrouver. La pratique a montré qu’il est possible de sauver des lots ayant jusqu’à 50% de ‘tare’. »
Grâce à leurs compétences et connaissances, les trois jeunes ont pu construire un prototype. Martijn et Lars ont développé un concept intégrant la vision et l’IA tandis que Stefan s’est chargé de la construction de la machine. Martijn: « L’idée de base était d’introduire les pommes de terre dans la machine via un convoyeur à rouleaux. Les rouleaux permettent de bien séparer les pommes de terre avant qu’elles ne passent sous le système de vision où elles sont tournées pour que chaque pomme de terre soit ‘vue’ par les caméras. Les images sont ensuite comparées par le logiciel et la qualité est évaluée. Selon les exigences des clients, le logiciel avance une conclusion et deux résultats possibles : bon ou mauvais. Dans le dernier cas, la pomme de terre – ou la saleté – est éjectée du flux à l’aide de ‘cuillères’ entraînées pneumatiquement.
Martijn : « Une fois le concept de machine finalisé sur papier, il était temps de construire un prototype. Nous avons recherché un grossiste en composants techniques pour notamment l’entraînement des cuillères. C’est ainsi que nous avons eu un premier contact avec les composants de Festo. Un timing parfait car la société de Delft possède ce complément de connaissances et d’expérience que nous n’avions pas encore. »
L’un des principaux goulots d’étranglement concernait la vitesse et la flexibilité avec lesquelles la machine doit réagir après la conclusion du logiciel de vision. Martijn: « Les pommes de terre sont évaluées en temps réel, ce qui active immédiatement les cuillères pour éjecter les mauvaises du flux et les envoyer vers le convoyeur à bande plus bas. Les cuillères sont commandées par un vérin pneumatique qui doit aussi recevoir rapidement l’information pour réagir. Nous avions déjà étudié l’application d’un terminal de distributeurs car nous travaillons avec 42 cuillères pilotées par 42 vérins, mais nous ne savions pas exactement comment procéder. »
La solution, réalisée avec l’aide de Festo, consiste en un système d’automatisation CPX-E avec EtherCAT comme commande globale, qui fonctionne avec le PC de vision. Quand le logiciel de vision détermine qu’une pomme de terre doit être éjectée du flux, la conclusion est traduite en une commande vers le PLC. Celui-ci pilote deux terminaux de distributeurs VTUG via le CPX-AP-I qui sont à leur tour couplés aux 42 vérins DSNU.
Dans cette solution, le CPX-AP-I est assez particulier. Ce système E/S décentralisé est capable d’interconnecter les E/S des terminaux de distributeurs sur le terrain entre eux sans qu’il ne soit nécessaire de doter les composants individuels d’un nœud de bus de terrain. Martijn: « Avec cette solution spécifique, nous obtenons la vitesse et la flexibilité requises pour cette machine de tri. La solution est aussi facile à monter et offre des opportunités de mise à l’échelle pratiquement infinies en cas de besoin, l’architecture de commande pouvant être conservée. De plus, cela évite le montage de composants supplémentaires s’il fallait coupler les terminaux de distributeurs via un maître IO-Link. Dans cette solution, nous avons - par terminal de distributeur - un seul câble d’alimentation et un seul câble de bus auxquels nous pouvons connecter les vérins. La qualité de l’air comprimé est surveillée et maintenue à niveau par l’unité de traitement d’air. »
Les trois jeunes hommes de Flikweert sont très satisfaits de la collaboration avec Festo. Martijn: « Les spécialistes de Festo nous ont énormément aidé à faire les bons choix, si bien que nous avons aujourd’hui une machine qui répond à nos exigences ; la commande des cuillères fonctionne optimalement avec le système de vision et nous avons toutes les options pour adapter les machines de la prochaine génération. Nous avons appris énormément de choses avec Festo et c’était très agréable d’avoir un contact direct avec les bons services. Pas de communications compliquées via les account managers ; il suffisait d’appeler, d’expliquer et nous pouvions poursuivre. Nous étions en contact avec l’Innovation unit mais le service d’ingénierie était aussi parfaitement joignable, tout comme le service product management. Les commerciaux de Festo ont également un très bon bagage technique, ce qui fait de Festo un excellent partenaire de travail. Nous sommes convaincus que nous pouvons continuer de manière autonome. Avec les produits de Festo, bien entendu. Les dix premières machines ont été livrées chez leur nouveau propriétaire et une deuxième série est en cours de fabrication. »