В процессе производства может возникнуть множество проблем: от неисправностей оборудования и человеческого фактора до различий в качестве сырья и загрязнений. Чтобы справиться с этими трудностями, производители должны внедрить надлежащий контроль качества, используя специальные системы и процессы для проверки продукции и обеспечения соответствия стандартам.
Специфика системы контроля качества варьируется в зависимости от продукта и допусков или норм, которым он должен соответствовать. Примеры включают:
- Визуальный мониторинг производственных линий для выявления проблем и дефектов. Как правило, этот процесс сейчас автоматизирован с использованием систем компьютерного зрения и моделей машинного обучения, обученных на конкретном продукте или упаковке.
- Количественная оценка чистоты для обеспечения соответствия продукции требуемым стандартам и её эффективного функционирования. Ключевые методы включают подсчёт частиц и проверку чистоты поверхности для выявления загрязняющих веществ, невидимых невооружённым глазом.
- Проверка сырья и обеспечение его соответствия требуемым стандартам. Производители часто проверяют поставщиков по всей цепочке поставок и проводят отбор проб для проверки материалов на соответствие спецификациям.
- Мониторинг производственных процессов в режиме реального времени, таких как смешивание, варка, литье и другие. Отслеживание этих процессов позволяет производителям выявлять и устранять потенциальные проблемы в режиме реального времени.
Хотя контроль качества меняется в зависимости от требований продукта, неизменной остаётся потребность в высокой производительности и точности без резкого роста затрат. Для компаний, стремящихся усовершенствовать существующие системы, гиперспектральная съемка теперь предлагает гибкие решения для контроля качества в различных сценариях использования. Благодаря достижениям в технологиях сбора данных и развивающейся среде разработки, новые гиперспектральные камеры предоставляют спектральную информацию в режиме реального времени, что позволяет создавать быстрые и точные системы контроля качества.
Что такое гиперспектральная съемка?
Традиционные камеры регистрируют свет, используя три основных канала: красный, зелёный и синий (RGB). Хотя этот набор данных позволяет создавать простые цветные изображения, имитирующие восприятие мира человеческим глазом, он не позволяет получить подробную информацию о длине волны света, попадающего на сенсор.
В отличие от этого, гиперспектральные камеры используют гораздо больше каналов для сбора данных о длинах волн и выявления новой информации на изображении. Это означает, что технология возвращает как спектральную, так и пространственную информацию, воссоздавая спектры по всему изображению. Анализируя эти спектры, можно выявить характерные особенности материалов и процессов, присутствующих на изображении.
Преимущества гиперспектральной визуализации в контроле качества
Благодаря спектральному анализу и более детальному рассмотрению света гиперспектральные приложения для получения изображений нашли применение во многих отраслях, включая контроль качества, где они предлагают ряд потенциальных преимуществ:
- Неразрушающий контроль: гиперспектральная съемка просто измеряет отраженный свет (в основном в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне), не изменяет и не повреждает продукт каким-либо образом.
- Идентификация материалов: различайте материалы на основе химического состава, а не на основе менее точного визуального осмотра или более медленных методов анализа.
- Обнаружение дефектов: выявление незначительных дефектов или изменений, которые остались бы незамеченными при использовании стандартной визуализации.
- Гибкость: гиперспектральный анализ может использоваться в различных производственных секторах и производственных процессах, его можно адаптировать для фокусировки на определенных диапазонах длин волн или спектральных индексах в зависимости от потребностей контроля качества.
- Интеграция: Гиперспектральные данные можно интегрировать в существующие промышленные системы машинного зрения для улучшения работы и добавления дополнительного уровня обнаружения.
Новый подход к компромиссу между частотой кадров и спектральным разрешением
В прошлом более низкая частота кадров ограничивала производительность систем контроля качества на основе гиперспектральных изображений. Получение и обработка больших наборов данных, содержащихся в каждом гиперспектральном изображении, занимало значительно больше времени, чем при традиционной обработке. Однако, благодаря достижениям в области получения моментальных снимков, теперь стало возможным развертывание систем промышленного контроля с гиперспектральной визуализацией, работающих в режиме реального времени.
Использование более быстрых гиперспектральных методов, основанных на моментальных снимках, по сравнению с системами линейного сканирования традиционно приводит к снижению спектрального разрешения. Этот компромисс уменьшает количество каналов длин волн в конечном наборе данных, что не позволяет камерам выявлять все потенциальные особенности присутствующих материалов и процессов.
Гиперспектральная камера разрушает традицию и меняет взгляд отрасли на этот компромисс, передавая гиперспектральные данные с высокой скоростью передачи видео (частота кадров до 30 Гц) и сохраняя при этом высокое спектральное разрешение (96 каналов в диапазоне 440–900 нм).
Изменяя парадигму возможностей гиперспектральной технологии, камера может стать основой для систем контроля качества нового поколения в различных отраслях. Среди наиболее перспективных направлений, готовых к инновациям, — анализ процессов производства и упаковки пищевых продуктов, а также сканирование конвейерных лент для обеспечения качества.
Контроль качества гиперспектральных изображений на линиях производства и упаковки пищевых продуктов
Гиперспектральная съемка имеет ряд существующих и потенциальных вариантов применения на линиях производства и упаковки пищевых продуктов. Среди них:
- Проверка сложных продуктов в зонах присутствия оператора
Операторы проверяют качество продукции на многих предприятиях по производству продуктов питания, таких как скотобойни и мясохранилища. Гиперспектральные данные позволяют более точно различать продукты, основываясь на разной текстуре, цвете и подробных спектральных данных. Например, это позволяет точно различать постное и жирное мясо или обеспечивать однородность мясных кусков. Наконец, система может обнаруживать посторонние примеси и загрязнения, которые могли бы быть пропущены при ручном осмотре. Эти варианты использования позволяют производителям более точно устанавливать цены на основе качества, сокращая при этом пищевые отходы и вероятность продажи испорченной продукции.
- Количественная оценка содержания жира
Гиперспектральный анализ позволяет измерять содержание жира в отдельных продуктах неразрушающим способом, выявляя уникальные спектральные характеристики. Это особенно ценно для переработки мяса и молочных продуктов, где точное определение содержания жира критически важно для соблюдения нормативных требований и поддержания качества продукции.
- Обнаружение протекающих продуктов
Протекающие пищевые продукты представляют собой значительный риск для гигиены и безопасности. Эта проблема усугубляется тенденцией к использованию более экологичной упаковки, такой как картон. Гиперспектральная съемка позволяет обнаружить даже небольшие утечки, анализируя изменения спектральных свойств упаковочного материала. Благодаря автономному раннему обнаружению утечек можно избежать перекрестного загрязнения продукции и затрат на замену.
- Проверка целостности термосварки на упаковке пищевых продуктов
Термосваривание критически важно для сохранения свежести продуктов питания и предотвращения их загрязнения. Гиперспектральная визуализация позволяет обнаружить потенциальные дефекты термосваривания, которые могут привести к контакту воздуха и бактерий с пищевым продуктом. Мгновенно выявляя эти проблемы в режиме реального времени, гиперспектральные системы повышают надёжность упаковки и минимизируют количество отзывов.
Рисунок 1: Гиперспектральная съемка позволяет выявить незначительные изменения в качестве мяса, составе и наличии загрязняющих веществ, включая фрагменты костей и пластика, которые традиционные методы проверки обнаружить не могут.
Контроль качества мяса имеет решающее значение для безопасности пищевых продуктов, доверия к бренду и соблюдения нормативных требований. Решения для гиперспектральной визуализации позволяют мясоперерабатывающим предприятиям обнаруживать загрязняющие вещества, анализировать состав и контролировать свежесть в режиме реального времени непосредственно на производственной линии. Это обеспечивает более высокий уровень контроля качества на линии, чем при использовании только RGB-спектроскопии, рентгеновского излучения или ручного контроля.
Почему гиперспектральная съемка имеет решающее значение для проверки мяса
Традиционные технологии контроля – RGB-камеры, рентгеновские аппараты и металлодетекторы – ограничены, поскольку они основаны на визуальном восприятии, плотности или проводимости. Загрязнения низкой плотности, такие как пластик, хрящи, древесина или мягкие кости, часто остаются невидимыми.
Гиперспектральная визуализация (ГСИ) решает эту проблему, регистрируя как спектральную, так и пространственную информацию с каждого пикселя. Каждый материал имеет уникальный спектральный «отпечаток», что позволяет мясопереработчикам обнаруживать:
- Уровень жира, белка и влаги
- Показатели свежести и отклонения цвета
- Посторонние материалы (пластик, фрагменты костей, органические загрязнители)
- Локальные дефекты и несоответствия качества
Как доказали промышленные системы, гиперспектральные камеры способны надежно обнаруживать даже низкоконцентрированные загрязнители в мясном фарше — задача, с которой традиционные технологии часто не справляются.
«Благодаря гиперспектральной технологии мы можем обнаруживать большинство пластиковых инородных тел на поверхности продукта, а также другие проблемы с качеством, сравнивая их спектральные сигнатуры».
Это делает гиперспектральную визуализацию основополагающей технологией для современного контроля качества мяса и мониторинга качества пищевых продуктов.
Изображение 2: Гиперспектральная съемка для выявления различных инородных тел низкой плотности в мясном фарше. Изображение предоставлено: Inndeo
Встроенный, надежный контроль качества в режиме реального времени
Гиперспектральные камеры легко интегрируются в линии переработки и упаковки мяса, обеспечивая непрерывный анализ всего потока продукции в режиме реального времени.
Используя принцип линейного сканирования с толкающим датчиком, система измеряет полный спектральный отклик и пространственное положение каждого пикселя. Это позволяет:
- Картирование химического состава (жир, белок, влага)
- Анализ пространственного распределения по ширине конвейера
- Локальное обнаружение дефектов с точностью до пикселя
- Обнаружение загрязнений, невидимых для RGB или рентгеновского излучения
Такое комбинированное химическое и пространственное понимание обеспечивает гораздо более точную и последовательную поточную проверку мяса, чем традиционные системы.
Гиперспектральная инспекция позволяет мясопереработчикам:
- Автоматизировать сортировку, оценку и обнаружение аномалий
- Поддерживать контроль процесса в реальном времени без замедления производства
- Проводить количественную оценку ключевых параметров (содержание жира, уровень влажности, однородность поверхности)
- Сокращать риск переделок, отходов и отзывов
Рисунок 3: Технология гиперспектральной визуализации улучшает процессы контроля качества и повышает автоматизацию в пищевой промышленности.
На практике производители контролируют содержание жира/влажности в мясном фарше, обнаруживают мелкие посторонние предметы и обеспечивают более стабильное качество партии.
«Наши системы предоставляют высокопроизводительные гиперспектральные данные, позволяющие чётко различать материалы со схожими цветами или материалы, которые трудно идентифицировать невооружённым глазом. Они являются высоконадёжным выбором для областей, требующих точного анализа и обнаружения качества».
Преимущества гиперспектральной визуализации для контроля качества мяса
Гиперспектральная съемка обеспечивает значительные преимущества для контроля качества мяса. предоставление неразрушающего метода обнаружения посторонних предметов в режиме реального времени, анализа химического состава и оценки свежести. Ключевые преимущества включают в себя способность выявлять скрытые загрязнители, такие как кости и пластик, количественно определять содержание постного/жирного мяса и другие питательные свойства, прогнозировать степень мягкости и отслеживать порчу. Это способствует повышению безопасности пищевых продуктов, сокращению отходов, более точному ценообразованию и повышению доверия потребителей.
-
- Обнаружение посторонних предметов: позволяет идентифицировать посторонние материалы, такие как кости, пластик, металл и дерево, которые часто пропускают традиционные методы проверки.
- Анализ химического состава:
- Точно определяет содержание постного и жирного мяса, что имеет решающее значение для соблюдения нормативных стандартов и ценообразования.
- Содержит информацию о белке, влаге и других питательных компонентах.
- Оценка качества и свежести:
- Оценивает физические свойства, такие как нежность и текстура, анализируя тонкие различия в структуре мяса.
- Прогнозирует срок годности путем мониторинга содержания влаги и ее распределения с течением времени.
- Контролирует цвет и другие визуальные показатели свежести.
- Эффективность и точность:
- Обеспечивает поточный контроль в режиме реального времени непосредственно на производственной линии, заменяя трудоемкие и менее точные ручные или лабораторные испытания.
- Позволяет определить ряд характеристик качества с помощью одной камеры.
- Деловые и эксплуатационные преимущества:
- Сокращение пищевых отходов и риска продажи зараженных продуктов.
- Повышает доверие потребителей к мясной продукции.
- Предоставляет данные для оптимизации производственных процессов и оценки качества поставщиков.
Стабильное качество продукции
Количественный анализ на уровне пикселей обеспечивает единообразную сортировку и снижает вариативность партий.
Повышение безопасности пищевых продуктов и соответствия требованиям
Гиперспектральное машинное зрение обнаруживает скрытые загрязнители, включая пластик, кости и посторонние органические материалы, способствуя соблюдению нормативных требований и предотвращению отзывов продукции.
Сокращение отходов и брака
Раннее обнаружение отклонений качества сводит к минимуму дорогостоящие доработки и предотвращает обработку целых партий дефектной продукции.
Повышение доверия клиентов
Надежная проверка мяса на основе данных укрепляет репутацию бренда и доверие потребителей.
Рисунок 4: Один из вариантов мобильной установки для гиперспектрального контроля
Возьмите под контроль качество вашего мяса в свои руки
Узнайте, как гиперспектральные системы визуализации могут повысить безопасность, эффективность и согласованность на вашей производственной линии.
Высокоскоростное зрение
Наша высокоскоростная технология позволяет нам предлагать самые высокие скорости поточной инспекции на рынке. Наш обширный опыт разработки инновационного инспекционного оборудования для самых требовательных производственных процессов в пищевой промышленности позволил нам разработать и оптимизировать самые передовые аппаратные и программные архитектуры. Мы внедряем технологию распараллеливания с эффективным распределением потоков обработки на основе современного оборудования.
Высокая скорость и производительность нашего оборудования позволяют нам обрабатывать огромные объемы данных и в кратчайшие сроки реагировать на системы отбраковки.
Искусственный интеллект
Наше оборудование может опционально оснащаться технологией искусственного интеллекта на основе глубокого обучения для углубленного контроля. Мы адаптировали эту технологию. После этапа предварительного обучения система обработки данных автоматически определяет тип проверяемого дефекта, обеспечивая высокую производительность и пропускную способность контроля.
Мы накопили обширный опыт и практические исследования технологической информации в пищевой промышленности, что позволяет нам добиваться наилучших результатов в области нейронных сетей.
Гиперспектральное – моноспектральное зрение
Технология ближнего ИК/коротковолнового ИК-диапазона (выше видимого диапазона электромагнитного спектра) позволяет обнаруживать дефекты, невидимые визуально, а также проводить проверку через некоторые упаковочные пленки с непрозрачными чернилами.
Обработка данных гиперспектрального обследования требует высокой вычислительной мощности, с которой наши электронные архитектуры справляются эффективно и за очень короткое время.
Данная технология позволяет обнаруживать сложные дефекты сварки в упаковке или посторонние предметы, которые невозможно различить с помощью RGB- и AI-обработки.
Сочетание технологий
При необходимости наши системы могут одновременно сочетать несколько технологий машинного зрения. Это позволяет повысить производительность и расширить возможности контроля в зависимости от типа упаковки и конкретных дефектов продукции. Наш обширный опыт в области инспекции упаковки позволяет нам подобрать оптимальную комбинацию технологий для вашего конкретного применения.
Кроме того, устройства масштабируемы и гибки, а также могут быть адаптированы к новым требованиям контроля с помощью специальных приспособлений.
