Динамика развития и конкурентоспособность бизнеса в сфере производства продуктов питания и напитков во многом зависят от разнообразия потребительских предпочтений и требований к экологической безопасности. Производственные процессы, такие как изготовление продуктов, рафинирование ароматических добавок и ингредиентов, а также быстрая фасовка и упаковка, требуют эффективного управления сложным производственным оборудованием.
В данной ситуации технологии машинного зрения играют решающую роль, предоставляя следующие преимущества:
- Прослеживаемость пищевых продуктов, защита бренда, контроль качества маркировки и соответствия: Машинное зрение позволяет отслеживать путь продукта от производства до потребления, что способствует защите бренда и повышению доверия потребителей.
- Контроль качества продукции: Системы машинного зрения могут обнаруживать дефекты на поверхности продуктов, проверять качество сборки и упаковки, гарантируя высокую степень соответствия стандартам.
- Управление пищевыми аллергенами: Машинное зрение помогает подтвердить соответствие упаковки и продукта, минимизируя риски отзыва товара из-за некорректной маркировки аллергенов.
- Снижение брака: Раннее обнаружение неправильно маркированной продукции с помощью машинного зрения сокращает количество бракованных изделий и повышает эффективность производства.
Внедрение технологий машинного зрения в сочетании со сканерами штрих-кодов способствует оптимизации производственных процессов, снижению ошибок, сокращению затрат и повышению уровня удовлетворенности клиентов.
Интелектуальные камеры
Системы полностью автономного промышленного технического зрения, оснащенные высокоскоростными инструментами захвата и обработки изображений, предоставляют широкий спектр возможностей для оптимизации производственных процессов.
Ассортимент моделей, включающий камеры линейного сканирования и распознавания цветов, охватывает различные ценовые категории и эксплуатационные характеристики. Это позволяет реализовать такие задачи, как:
- Сортировка продукции: по цвету или форме.
- Ориентирование: на розлив или упаковку.
- Обнаружение дефектов: контроль качества сборки, определение уровня заполнения, предоставление указаний роботу о перегрузке или паллетизации товара.
- Распознавание бутылок: ориентация бутылок в случайном положении по форме, определение неправильно ориентированных бутылок и подача сигнала приводному механизму на разворот в правильное положение.
- Контроль упаковки: проверка наличия крышек и целостности пломб на бутылках, обнаружение вставленных или прикрепленных к упаковке листов-вкладышей.
Системы также обеспечивают контроль качества продукции:
- Обнаружение отсутствия или повреждения продукта
- Проверка наличия бракованного продукта в бутылках или другой упаковке
- Контроль положения этикетки
Камеры оснащены обширной библиотекой средств машинного зрения, доступных через простое в использовании программное обеспечение.
В библиотеку входят средства:
- Сопоставления образов
- Фильтрации: черно-белые и цветные изображения
- Работы с цветом: идентификация цвета, выявление цвета, цветовая гистограмма
- Проверки на дефекты: дефекты поверхности и гибких кабелей, проверка контуров
Идентификация: штрих и 2D коды, OCR.
Инструменты постоянно обновляются: например, новое поколение систем машинного зрения обеспечивает высокоскоростное сопоставление образов, которое в 4–7 раз быстрее, чем у моделей предыдущих поколений, при сохранении точности и надежности поиска.
Использование систем машинного зрения и промышленной идентификации позволяет:
- Повысить качество выпускаемой продукции.
- Существенно снизить затраты на производство.
Рис.1. Контроль производства и упаковки готовых блюд системой машинного зренияНа рисунке 1 представлены этапы автоматизированного производства и упаковки готовых блюд с использованием интеллектуальной камеры для контроля качества. В качестве иллюстрации рассмотрим производство пиццы.
Для компаний, производящих более 100 тысяч пицц ежедневно, обеспечение контроля качества продукции является критически важным. Ручной осмотр при таких объемах невозможен в условиях непрерывного производства. Система машинного зрения в сочетании с программным обеспечением (ПО) осуществляет инспекцию положения пиццы на конвейере, проверяя ее внешний вид, размер и форму, а также толщину слоя сыра. Любая пицца, не соответствующая установленным стандартам, автоматически отбраковывается.
На этапе упаковки задача усложняется наличием различных видов пицц, перемещающихся по конвейеру в случайном порядке. Система машинного зрения идентифицирует типы пицц по мере их прохождения и передает информацию о положении каждой пиццы роботу-упаковщику. Такая система способна упаковывать 60-80 пицц в минуту, сохраняя целостность продукта и предотвращая выпадение начинки.
Интеллектуальные камеры также находят применение в производстве напитков.
Применение в условиях ограниченного пространства
Установка камер в труднодоступных местах часто требует использования компактных решений. Серия камер с интегрированной автономной системой машинного зрения предлагает именно такое решение. Корпус стандартного размера (31×31×64 мм) содержит мощную систему, способную работать на высокой скорости. Форм-фактор идентичен традиционным камерам, а питание осуществляется по Ethernet (POE).
Рис.3 Камера для системы машинного зрения
Линейка камер доступна в разрешениях VGA, 1,2 и 5 Мпикс. Высокоскоростная передача данных благодаря поддержке Gigabit Ethernet обеспечивает быстрый захват изображений и два уровня производительности. Возможность крепления под углом до 45° с нелинейной калибровкой делает камеры подходящими для установки в различных условиях: на роботах, оборудовании или участках производственных линий.
Пример применения:
Заводы по упаковке продуктов быстрого питания сталкиваются с проблемой контроля качества склейки пакетов. Для обеспечения бесперебойной работы и нулевого уровня брака требуется автоматизированный контроль.
Система машинного зрения с технологией распознавания образов PatMax, ПО и панелью визуализации может решить эту задачу. В черно-белом режиме контраст сварных соединений отображается как различие темных и светлых областей, что позволяет выявить дефекты. Система анализирует угол сварного шва и наружного края пакета, сравнивая его с допустимыми значениями. При несоответствии сигнал отправляется на ПЛК, удаляя продукт из процесса.
Обрезка изображений до зон проверки качества при настройке увеличивает норму оценки кадров в минуту.
Промышленные системы цветного и черно-белого машинного зрения
Для решения ряда задач в промышленности необходимы как цветные, так и черно-белые системы машинного зрения. В частности, предлагаются 5-мегапиксельные камеры с высокой производительностью и разрешением, доступные в монохромном и цветном вариантах. Обе модели поддерживают Gigabit Ethernet. Системы цветного зрения позволяют программировать множество цветовых моделей для определения целевой детали, используя библиотеку цветов.
Другая серия камер обладает прочным корпусом из литого алюминия с герметичными разъемами M12 и защитной крышкой объектива, обеспечивая защиту от пыли и влаги (IP67).
Особую актуальность системы машинного зрения приобретают в пищевой промышленности. Например, производители консервов часто выпускают большие партии продукции без этикеток, которые наклеиваются непосредственно перед отгрузкой. Высокая скорость конвейера исключает возможность ручного контроля этикеток.
Решение этой задачи может быть реализовано с помощью системы машинного зрения, способной работать в условиях производства и устойчивой к высоким температурам и загрязнению. Комплексное решение включает в себя проверку кодов продукции на ярком фоне жестяных банок со скоростью до 1000 шт/мин. Система сопоставления образов проверяет код продукта и распознает его независимо от положения. Приложение настроено на простой поиск изображения, совпадающего с кодом продукта. Добавление нового кода осуществляется путем позиционирования банки так, чтобы система машинного зрения могла охватить код прямоугольной рамкой. Система способна определить код даже при изменении положения или угла наклона, если он находится в поле зрения.
Решение для ярких этикеток дополнительно включает лазерный сканер для считывания штрих-кода на каждом продукте. Волоконно-оптический датчик выявляет некорректно приклеенные этикетки, обнаруживая выступающие отвороты.
Идентификация и контроль алкогольной продукции
Системы автоматической идентификации играют важную роль в защите товаров от контрафактной продукции и краж. Кроме того, они способствуют упрощению и автоматизации логистических процессов.
На сегодняшний день одним из наиболее удобных методов автоидентификации продуктов питания и алкогольной продукции является нанесение на них определённых графических кодов, которые считываются при помощи специальных устройств – сканеров штрих-кодов.
В качестве иллюстрации можно рассмотреть серию стационарных считывателей идентификационных кодов (рис. 4), основанных на анализе изображений. Эти устройства характеризуются высокой производительностью, гибкостью и простотой эксплуатации при считывании как одномерных линейных штрих-кодов, так и двухмерных матричных кодов, а также кодов прямой маркировки деталей (DPM).
Рис.4. Стационарный считыватель
Параметры :
- контроль качества маркировки на производстве;
- производительность — до 70 тыс. бут./час;
- считывание в динамике при любом освещении;
- среднее время считывания — 35 мс;
- протоколы передачи данных — Ethernet, Profinet, Modbus TCP, RS232;
- считывание кодов с плохим контрастом
и малым разрешением печати; - соответствие требованиям ЕГАИС.
Комплект сканирующего устройства включает в себя сам сканер с радиусом действия до 400 мм, объектив с автоматической фокусировкой (6,2 мм) и встроенную красную подсветку. Данное устройство предназначено для удобного считывания двумерных кодов PDF417 с акцизных марок.
Представленный сканер способен эффективно считывать коды PDF417 и Datamatrix с акцизных марок в условиях производственных линий, характеризующихся высокой скоростью движения объектов, недостаточным освещением и неидеальным качеством печати кодов.
