Tecnologia de Inspeção Visual com Codificação de Fundo de Lata: Princípios, Aplicações e Tendências Futuras

Com uma velocidade de inspeção de 72.000 latas por hora e mais de 99,9% de precisão, como é que a tecnologia de inspeção visual pode proteger a qualidade e a segurança das bebidas?

No atual setor alimentar e das bebidas, em franco desenvolvimento, as latas, como formato de embalagem predominante, são particularmente importantes para o controlo da qualidade do produto. A codificação na parte inferior das latas, como portadora de informação do produto, é um meio crucial de rastrear informações importantes, como a data de produção e o número de lote. No entanto, defeitos no processo de codificação podem causar prejuízos significativos às empresas.

Os métodos tradicionais de inspeção manual já não são capazes de satisfazer as exigências das modernas linhas de produção de alta velocidade, e os sistemas de inspeção automatizados baseados em visão por computador estão a tornar-se uma tecnologia essencial para resolver este problema.

1. Desafios de qualidade da codificação no fundo da lata

No processo de produção de bebidas em lata, a qualidade da codificação é afetada por diversos fatores. O ajuste incorreto ou o desalinhamento do soprador de água na parte frontal da impressora pode resultar na remoção incompleta de gotas de água do fundo da lata, resultando em códigos desfocados ou em falta.

As obstruções de tinta nos bicos da impressora também podem causar acidentes de produção, como códigos em falta ou em falta. Além disso, o desalinhamento do sensor de disparo da impressora ou da cabeça de impressão pode causar problemas como caracteres em falta, códigos em falta ou códigos mal posicionados.

Estes defeitos de codificação não só afetam a rastreabilidade do produto, como também podem gerar reclamações por parte dos consumidores e ter um impacto negativo no valor da marca de uma empresa. As estatísticas mostram que, em média, cada linha de produção necessita de colocar em quarentena aproximadamente 8.000 caixas de vinho por ano devido a defeitos de codificação, exigindo aproximadamente 1.600 horas de reprocessamento manual e resultando em quase 200.000 yuans em custos de mão-de-obra e consumíveis.

2. Composição e Princípio de um Sistema de Inspecção por Visão por Máquina

Um sistema completo de inspeção visual de codificação do fundo da lata consiste principalmente numa fonte de luz e sistema de processamento de visão, um sistema de controlo elétrico e interface homem-máquina e um dispositivo de rejeição defeituoso.

Quando uma lata passa pelo sistema de imagens, um interruptor de proximidade metálico aciona o estroboscópio da fonte de luz e uma câmara industrial inteligente para captar uma imagem a alta velocidade do fundo da lata. Após a câmara inteligente analisar e processar a imagem, o sistema de controlo elétrico executa os resultados da inspeção, permitindo a triagem automática de produtos defeituosos.

Sistema de fonte de luz

Devido à estrutura côncava do fundo das latas de alumínio e às propriedades refletoras da superfície metálica, o sistema de inspeção utiliza normalmente uma fonte de luz esférica integradora. A superfície interna hemisférica desta fonte de luz, com o seu efeito integrador, reflete uniformemente a luz emitida pelo fundo a 360 graus, garantindo uma iluminação uniforme em toda a imagem e melhorando significativamente a estabilidade da aquisição da imagem.

Sistema de aquisição de imagens

Para captar imagens nítidas de latas em movimento a alta velocidade, o sistema requer uma câmara inteligente industrial de alto desempenho. As câmaras inteligentes como a Cognex In-Sight Micro1400, embora compactas (apenas 30 mm x 30 mm x 60 mm), podem satisfazer os requisitos de inspeção das linhas de produção de muito alta velocidade, alcançando velocidades de inspeção superiores a 1.350 peças por minuto.

Sistema de Processamento e Execução

O sistema utiliza um computador industrial e um PLC (como o Siemens S7-200) como sistema de controlo central, tendo em conta fatores como a velocidade, a estabilidade e a relação custo-benefício. Estes componentes são responsáveis ​​por executar o algoritmo de processamento de imagem e emitir o sinal final de classificação.

3. Evolução dos algoritmos de reconhecimento de caracteres de impressão a jato de tinta

Com os avanços tecnológicos, os algoritmos para o reconhecimento das características das impressões a jato de tinta no fundo das latas sofreram uma evolução significativa, do processamento de imagem tradicional para a aprendizagem profunda. Tecnologia OCR tradicional

Os primeiros sistemas utilizavam frequentemente tecnologias de leitura e verificação de caracteres OCR, desenvolvidas com linguagens de script de folhas de cálculo. Estes métodos aproveitam os algoritmos de visão computacional avançados incorporados em câmaras inteligentes para implementar funções como deteção de presença, inspeção de defeitos de superfície e medição dimensional, permitindo uma rápida implementação sem programação complexa do utilizador.

Aplicação de Redes Neurais Convolucionais

Nos últimos anos, os métodos de reconhecimento de caracteres baseados em redes neuronais convolucionais (CNNs) têm demonstrado vantagens significativas. Estes métodos segmentam e classificam os caracteres em imagens offline para construir uma biblioteca de caracteres e, em seguida, treinam-nos utilizando um método de aprendizagem CNN melhorado para formar um classificador estável.

Na inspeção online, as imagens são captadas em tempo real, e os caracteres são segmentados e classificados através de um classificador. Isto melhora significativamente a precisão da deteção, garantindo o desempenho em tempo real.

Tecnologia de segmentação de caracteres matriciais

Os investigadores desenvolveram um algoritmo especializado de segmentação de caracteres, adaptado às características dos caracteres das impressoras matriciais a jacto de tinta. Este algoritmo utiliza o método MSER (Região Extrema Mais Estável) para a localização inicial das regiões dos caracteres e o método de domínio ligado para uma localização mais precisa, abordando eficazmente os desafios da segmentação projetada de caracteres matriciais.

4. Principais avanços e inovações tecnológicas no sistema

O sistema de inspeção de codificação do fundo da lata alcançou inúmeros avanços tecnológicos, permitindo satisfazer os exigentes requisitos dos locais industriais.

Tecnologia de posicionamento de personagens

Para resolver o problema da fácil rotação das latas durante o processo de codificação, o sistema de inspeção moderno utiliza métodos MSER e de área morfológica para localizar a área do caractere, eliminando a interferência da escala do caractere e das transformações rotacionais. O ângulo de rotação da área do caractere é calculado utilizando o retângulo envolvente mínimo, e as áreas inclinadas do caractere são corrigidas para uma orientação horizontal utilizando a transformação afim e a interpolação linear.

Fusão de Deep Learning e Algoritmos Tradicionais

O sistema combina de forma inovadora redes neuronais convolucionais com técnicas tradicionais de processamento de imagem. A CNN realiza a extração de características e o reconhecimento de padrões, combinados com técnicas de deteção de bordos e processamento morfológico, para conseguir um reconhecimento de código e deteção de defeitos de alta precisão. Esta abordagem de fusão não só melhora a precisão do reconhecimento, como também reduz significativamente os falsos positivos e as deteções perdidas.

Sistema de aprendizagem inteligente

O sistema de inspeção de nova geração está também equipado com uma função de aprendizagem inteligente que otimiza continuamente o modelo de inspeção com base em dados históricos de inspeção, identifica automaticamente novos padrões de codificação e tipos de defeitos e atualiza as regras de inspeção, melhorando significativamente a adaptabilidade e a escalabilidade do sistema.

5. Casos de aplicação industrial e análise de benefícios

As aplicações industriais reais demonstraram que os sistemas de inspeção por visão de máquina alcançaram resultados significativos na inspeção de codificação do fundo de latas.

A Jinan Maotong Inspection Equipment Co., Ltd. conseguiu a automatização e a inspeção inteligente da codificação através do seu equipamento de inspeção de codificação de fundo de lata, desenvolvido de forma independente. O sistema reduziu a taxa de defeitos de codificação em 99%, ajudando os clientes a poupar aproximadamente 220.000 yuans por linha de produção anualmente, reduzindo as horas de inspeção manual em 1.600 horas por ano e melhorando significativamente a eficiência da produção.

Em termos de indicadores técnicos, os modernos sistemas de inspeção visual podem atingir taxas de precisão de reconhecimento superiores a 99,9%, velocidades de inspeção superiores a 1.350 peças por minuto e estabilidade do equipamento garantida para um funcionamento contínuo durante mais de duas semanas. Em comparação com os equipamentos importados, o custo dos equipamentos desenvolvidos de forma independente é significativamente mais baixo, representando apenas 10% dos equipamentos importados e menos de 50% dos equipamentos produzidos internamente.

6. Tendências de desenvolvimento futuro

Com o desenvolvimento contínuo da inteligência artificial e da Internet das Coisas, a tecnologia de inspeção visual para a codificação do fundo da lata tornar-se-á mais inteligente e eficiente.

A integração adicional de algoritmos de aprendizagem profunda aumentará a capacidade do sistema de identificar defeitos complexos. Ao mesmo tempo, a aplicação da tecnologia 5G permitirá a transmissão e análise remotas em tempo real dos dados de inspeção, proporcionando um feedback de qualidade mais oportuno às linhas de produção.

Além disso, o modelo de trabalho colaborativo da computação de ponta e da computação em nuvem irá equilibrar as capacidades de processamento em tempo real do sistema com as necessidades de análise de big data. Com a popularização dos conceitos de design modular, os sistemas futuros serão mais flexíveis e capazes de se adaptar rapidamente às necessidades de inspeção das diferentes linhas de produção e tipos de produtos.

Olhando para o futuro, com o aumento contínuo dos níveis de automatização na indústria alimentar e de bebidas, a tecnologia de inspeção visual para codificação de fundo de latas será promovida e aplicada em mais linhas de produção. Isto não só melhorará eficazmente o controlo de qualidade do produto, como também proporcionará uma experiência valiosa para a atualização inteligente de toda a indústria transformadora.

O desenvolvimento e aperfeiçoamento desta tecnologia terão um impacto positivo e de longo alcance na quebra do monopólio de equipamentos estrangeiros e no aumento da competitividade da indústria transformadora do meu país.