Como detetar objetos estranhos em garrafas de bebidas?

A deteção de corpos estranhos em bebidas engarrafadas é uma etapa crucial na segurança alimentar. Atualmente, as principais tecnologias de deteção atingiram um elevado grau de automatização, identificando e rejeitando eficientemente produtos fora dos padrões. Abaixo, apresentamos alguns dos principais métodos de deteção.

Métodos de análise baseados em sequências de imagens: Estes métodos analisam múltiplas imagens captadas consecutivamente enquanto a garrafa está em movimento, utilizando o princípio de que "objetos estranhos se movem em relação à garrafa".

Representação diferencial e esparsa com duas câmaras: Um método consiste em posicionar câmaras em dois locais diferentes da linha de produção para captar imagens da mesma garrafa invertida contendo líquido em momentos distintos. Algoritmos complexos de processamento de imagem (como a calibração eficaz da área de deteção e a representação esparsa da imagem) são utilizados para identificar áreas anómalas em ambas as imagens. Finalmente, por comparação, são removidas regiões ligadas que se sobrepõem nas duas imagens (geralmente riscos ou defeitos inerentes à garrafa), determinando-se, assim, com precisão as restantes áreas com corpos estranhos.

Detecção por Oscilação: Uma técnica mais recente consiste em fazer oscilar a garrafa para a frente e para trás num mecanismo oscilante. O ponto crucial é que a garrafa, a câmara e a fonte de luz estão fixas ao mecanismo oscilante, mantendo uma posição relativa completamente estacionária durante a oscilação. Desta forma, o líquido no interior da garrafa movimenta-se, fazendo com que os objetos estranhos se desloquem, enquanto a câmara capta uma sequência de imagens nítida e estável. Utilizando a análise de diferença de imagens, os objetos estranhos em movimento podem ser facilmente detetados. Uma vantagem significativa deste método é que o mecanismo oscilante pode parar brevemente em certos pontos, altura em que a superfície do líquido estabiliza gradualmente, mas os objetos estranhos flutuantes ou suspensos ainda se moverão lentamente, sendo assim detetados eficazmente, ultrapassando a dificuldade de deteção de objetos estranhos flutuantes nos métodos tradicionais.

Métodos de análise baseados nas propriedades ópticas

Estes métodos centram-se na análise das diferentes reações de objetos estranhos e da própria garrafa à luz.

Iluminação e Análise Multiespectral: Uma tecnologia avançada que utiliza uma unidade de iluminação com uma superfície luminescente plana, cuja essência reside no facto de a luz ser emitida a partir de diferentes posições na superfície luminescente, com diferentes direções de emissão e diferentes gamas de comprimento de onda. Quando a luz atravessa o recipiente, defeitos na superfície (como riscos) e objetos estranhos no interior (como impurezas) terão efeitos diferentes sobre a luz. Os defeitos provocam frequentemente a refracção da luz em ângulos específicos, enquanto os objectos estranhos provocam frequentemente a absorção ou dispersão da luz. Após a câmara captar uma imagem, o sistema de processamento de imagem separa e avalia a informação de diferentes canais de comprimento de onda, distinguindo eficazmente os defeitos no corpo da garrafa dos objetos estranhos internos.

Análise de Posicionamento Rotacional (para líquidos altamente viscosos): Para produtos altamente viscosos, como os géis, o método tradicional de paragem da rotação falha devido à baixa fluidez do líquido. Uma solução é rodar o recipiente transparente e adquirir continuamente múltiplos fotogramas de imagens. A localização do defeito alvo é extraída de tramas adjacentes. Se o defeito for um risco fixado no exterior da garrafa, a sua posição no quadro seguinte pode ser prevista com precisão com base no ângulo e raio de rotação da garrafa, sendo que a posição prevista corresponde de perto à posição real. No entanto, se o defeito for um objeto estranho interno, as posições prevista e real divergirão significativamente devido à sua diferente trajetória em relação ao corpo da garrafa. As duas localizações podem ser efetivamente distinguidas calculando a sobreposição da área entre as duas posições.

Outras tecnologias de deteção

Sistemas de deteção por raios X: Por exemplo, a máquina de deteção por raios X utiliza o princípio da transmissão de raios X para detetar diversos objetos estranhos, como metal, vidro, cascalho e ossos. Esta tecnologia não só deteta objetos estranhos, como também verifica simultaneamente a integridade da embalagem e se o conteúdo está completo, sendo ideal para linhas de produção de alta velocidade.

Método de rotação com paragem brusca: Este é um método mais tradicional, mas clássico. A garrafa é girada a alta velocidade e depois parada abruptamente. O líquido no seu interior continua em movimento devido à inércia, enquanto o defeito na garrafa permanece estacionário. Ao captar e analisar imagens do alvo em movimento no líquido após paragem repentina, podem ser identificados objetos estranhos. Empresas como a Seidonard e a Bosch, na Alemanha, possuem equipamentos consolidados baseados neste princípio.

Como escolher uma solução de deteção: A escolha do método correto exige a consideração de diversos fatores:

Propriedades dos líquidos: Os líquidos aquosos são os mais amplamente aplicáveis. Para líquidos altamente viscosos, líquidos que contenham bolhas ou líquidos opacos, a eficácia das diferentes tecnologias necessita de ser avaliada; a tecnologia de raios X é geralmente mais adaptável.

Velocidade de produção: As linhas de produção de alta velocidade (por exemplo, dezenas de milhares de garrafas por hora) requerem sistemas com elevadas velocidades de processamento.

Características do recipiente: O material da garrafa (vidro, plástico PET), a cor (transparente, translúcida, escura), o formato (regular, irregular) e se são utilizadas garrafas recicladas (muitos riscos) afetam os resultados da deteção e a seleção da solução.

Tipos de objetos estranhos: Defina claramente os principais tipos de objetos estranhos a detetar (por exemplo, metal, vidro, cabelo, fragmentos de insetos, etc.). As diferentes tecnologias possuem sensibilidades variadas a diferentes tipos de objetos estranhos.

Orçamento de custos: Isto inclui o investimento inicial em equipamento, os custos de manutenção subsequentes e os custos de formação do operador.