Investigação sobre a tecnologia de inspeção visual e as suas aplicações na impressão a jato de tinta de embalagens de cartão em telhados.

Na produção a alta velocidade da indústria de lacticínios e bebidas, cada código impresso a jato de tinta numa caixa de cartão no telhado não é apenas o "cartão de identidade" do produto, mas também a chave para a rastreabilidade da qualidade.

Na moderna indústria alimentar e de bebidas, as embalagens de cartão com tampa, um formato comum, são amplamente utilizadas para acondicionar leite líquido, sumo de fruta e outros produtos. Os códigos impressos a jato de tinta nestas embalagens contêm informações cruciais, como a data de produção, o número de lote e a data de validade. Esta informação não é apenas uma base importante para a rastreabilidade interna da qualidade e para a gestão logística, mas também um elo necessário para proteger os direitos do consumidor e cumprir os requisitos regulamentares.

No entanto, em processos de produção contínuos e de alta velocidade, a impressão a jato de tinta está sujeita a problemas como erros de impressão, falta de impressões, borrões e desalinhamentos. Os métodos tradicionais de amostragem manual já não conseguem satisfazer as necessidades de controlo de qualidade da produção moderna, e os sistemas de inspeção visual de impressão a jato de tinta são a principal tecnologia desenvolvida para resolver este problema.

01 Características da Impressão a Jato de Tinta em Cartonagem no Telhado e Desafios de Detecção

A deteção de impressões a jato de tinta em embalagens de cartão montadas em telhados enfrenta desafios únicos. Este tipo de embalagem utiliza geralmente materiais de papel revestido especiais com elevada refletividade superficial e move-se a alta velocidade na linha de produção, o que dificulta a deteção do código impresso a jato de tinta.

Ao contrário das embalagens rígidas, as caixas de cartão para telhados podem apresentar ligeiras deformações ou superfícies irregulares, o que exige uma maior estabilidade e adaptabilidade do sistema de deteção. A velocidade de produção na indústria de produtos lácteos e bebidas é extremamente elevada, processando centenas de embalagens por minuto, o que exige que o sistema de deteção complete a aquisição, a análise e a avaliação num tempo muito curto.

O sistema de inspeção visual para impressão a jato de tinta imita a visão humana, utilizando sistemas óticos, câmaras industriais e algoritmos de processamento de imagem para realizar a avaliação automatizada da qualidade de impressão. O sistema consegue identificar se o código de jato de tinta está presente, completo, legível e correto, incluindo a deteção da data de produção, data de validade, códigos de barras e códigos QR.

Os tipos de deteção abrangem vários tipos de defeitos, incluindo falta de caracteres, desfocagem, inclinação, erros ortográficos e desvios de posição. Para caixas de teto, devido a possíveis rugas ou curvaturas na superfície, o sistema de deteção necessita de características anti-interferência mais fortes e algoritmos de processamento de imagem complexos.

02 Princípios Técnicos dos Sistemas de Inspeção Visual para Impressão a Jato de Tinta

Um sistema de inspeção visual de impressão a jato de tinta é essencialmente um dispositivo de deteção automatizado que integra imagens óticas, processamento de imagens e tecnologias de reconhecimento de padrões. O seu fluxo de trabalho pode ser dividido em quatro etapas principais: aquisição de imagem, processamento de imagem, extração de características e julgamento de resultados.

Na etapa de aquisição de imagens, uma câmara industrial, em conjunto com uma fonte de luz específica, capta rapidamente a imagem do código impresso a jato de tinta na superfície do produto. Devido ao material especial da embalagem, o sistema de iluminação tem frequentemente de ser cuidadosamente concebido para reduzir a interferência de reflexos e garantir uma qualidade de imagem estável e fiável.

Na etapa de processamento de imagem, o sistema realiza o pré-processamento, a localização de caracteres, a segmentação de caracteres e o reconhecimento nas imagens adquiridas. As principais tecnologias incluem a equalização dupla de histogramas para melhorar o contraste da imagem, a segmentação binária para destacar a área de impressão a jato de tinta e a extração extrema de componentes ligados para remover a interferência de ruído.

Na etapa de extração e avaliação de características, o sistema compara os resultados do reconhecimento com modelos padrão predefinidos. Os métodos avançados incluem a simulação e reconstrução da impressão a jato de tinta, a geração de um modelo simulado de impressão a jato de tinta e, em seguida, a decomposição do esqueleto de riscas para avaliar a continuidade e a uniformidade da impressão a jato de tinta.

A introdução de tecnologias de inteligência artificial, como a aprendizagem profunda, permite ao sistema lidar com cenários de impressão a jato de tinta mais complexos e com tipos de defeitos mais variáveis, melhorando significativamente a precisão e a adaptabilidade da deteção.

03 Composição do Sistema e Elementos Técnicos Chave

Um sistema completo de inspeção visual por impressão a jato de tinta para embalagens de telhados inclui vários componentes-chave, cada um com os seus requisitos técnicos e funções específicas.

O sistema de imagem ótica é constituído por uma câmara industrial, uma lente e uma fonte de luz. A resolução da câmara afeta diretamente a precisão da deteção, enquanto o design da fonte de luz é crucial para a qualidade da imagem. Para a deteção de embalagens em telhados, é frequentemente utilizada uma fonte de luz num ângulo específico para reduzir a reflexão da superfície.

O sistema de processamento de imagem é o núcleo da deteção, incluindo um processador de alto desempenho e algoritmos dedicados ao processamento de imagem. Os sistemas modernos utilizam principalmente processadores de alto desempenho, como o Intel Core i7, para satisfazer os requisitos de tempo real da inspeção industrial. A velocidade de processamento precisa de atingir o nível de deteção de centenas ou mesmo milhares de pacotes de telhado por minuto.

Os algoritmos de deteção incluem principalmente funções de reconhecimento de caracteres (OCR), verificação de caracteres (OCV) e reconhecimento de códigos de barras. Estes algoritmos precisam de ser otimizados especificamente para as impressões a jato de tinta matricial e a laser comuns em embalagens de telhado. Um bom sistema de deteção pode atingir uma fiabilidade de 99 a 99,9%, com uma taxa de falsos positivos controlada abaixo dos 0,1%.

O sistema de controlo é responsável por gerar os resultados da deteção e acionar as ações correspondentes. Quando é detetada uma impressão a jato de tinta defeituosa, o sistema envia um sinal para o sistema de controlo da linha de produção, ativando o mecanismo de rejeição para remover o produto defeituoso da linha de produção.

04 Fluxo de trabalho de deteção e avaliação da qualidade

O fluxo de trabalho de inspeção visual da impressão a jato de tinta em embalagens de telhados começa com a aquisição de imagens. Quando a embalagem passa pela área de deteção, um sensor fotoelétrico aciona a câmara industrial para captar uma imagem da área de impressão. Este processo exige um controlo preciso do tempo para garantir que a aquisição da imagem ocorre quando a embalagem se encontra na posição ideal.

Após a aquisição da imagem, o sistema realiza um pré-processamento para melhorar a qualidade da imagem, incluindo a melhoria do contraste, a filtragem de ruído e a correção da imagem. A correção geométrica é também realizada para eliminar os efeitos da distorção de perspetiva, corrigindo possíveis deformações na cobertura.

Na fase de avaliação da qualidade, o sistema analisa a imagem em duas etapas: em primeiro lugar, é realizada a correspondência geral da imagem. Se o grau de correspondência for superior a um limite predefinido (por exemplo, 99,9%), a imagem é considerada qualificada; se o grau de correspondência for inferior a um limite inferior (por exemplo, 40%), a imagem é considerada não qualificada; para casos intermédios, o sistema prossegue para a etapa de análise ao nível do caractere.

Na análise ao nível dos caracteres, o sistema separa os caracteres individuais da imagem impressa a jato de tinta e realiza a correspondência ótica de caracteres com modelos de caracteres pré-armazenados. Ao comparar cada caractere individualmente, pode identificar com precisão caracteres em falta, desfocados ou incorretos.

Por fim, o sistema gera um relatório de avaliação da qualidade com base nos resultados da análise e regista informações como o tipo de defeito, a hora e a localização. Estes dados fornecem informações valiosas para a gestão da qualidade da produção, auxiliando no rastreio do estado do equipamento de impressão a jato de tinta e na identificação da necessidade de otimização dos parâmetros do processo.

05 Vantagens Técnicas e Valor de Aplicação

O sistema de inspeção visual por impressão a jato de tinta oferece múltiplos benefícios na produção de embalagens para telhados, melhorando significativamente a qualidade e a eficiência da produção.

Comparado com a inspeção manual tradicional, o sistema de inspeção visual tem as vantagens de uma elevada consistência e fiabilidade. O sistema não é afetado por fatores humanos, como fadiga e flutuações emocionais, e pode identificar defeitos subtis que são difíceis de detetar pelo olho humano com uma resolução e estabilidade extremamente elevadas.

Em termos de eficiência de deteção, a velocidade de deteção do sistema é sincronizada com a linha de produção, atendendo às necessidades de deteção de centenas ou mesmo milhares de embalagens de telhados por minuto, evitando estrangulamentos de produção causados ​​por velocidades de deteção lentas. As características de deteção de alta velocidade permitem que os fabricantes alcancem uma inspeção completa de 100%, reduzindo significativamente o risco de produtos defeituosos chegarem ao mercado.

Do ponto de vista do controlo de qualidade, o sistema pode detetar e remover produtos não conformes em tempo real, evitando problemas graves como a mistura de produtos e a chegada de produtos defeituosos ao mercado devido a erros de impressão a jato de tinta, reduzindo efetivamente os riscos de qualidade e os custos de recolha da empresa.

Além disso, os dados de deteção detalhados gerados pelo sistema fornecem uma base para a otimização do processo de produção. Ao analisar os dados, é possível rastrear as causas principais, como o desgaste do equipamento de impressão a jato de tinta, as flutuações na qualidade da tinta ou as pequenas vibrações das máquinas da linha de produção, conseguindo assim a otimização contínua do processo produtivo. 06 Perspectivas de Aplicação Industrial e Tendências de Desenvolvimento

Com o avanço aprofundado da Indústria 4.0 e da manufatura inteligente, os sistemas de impressão de caixas de cartão e de inspeção visual em telhados estão a evoluir para uma maior inteligência e integração.

A aplicação de tecnologias de aprendizagem profunda e de inteligência artificial permitirá que o sistema de inspeção possua capacidades de autoaprendizagem e otimização. O sistema será capaz de acumular dados históricos, otimizar continuamente os algoritmos de deteção e adaptar-se a novos tipos de defeitos de impressão e condições de fundo complexas.

Os futuros sistemas de inspeção deixarão de ser unidades de deteção isoladas, mas sim um nó importante na Internet Industrial das Coisas (IIoT), integrando-se perfeitamente em sistemas como o MES (Manufacturing Execution System) e o ERP (Business Resource Planning). Os dados de deteção serão enviados para a cloud em tempo real, permitindo a gestão completa do ciclo de vida e a monitorização remota dos dados de qualidade.

Em termos de integração tecnológica, podem ser introduzidas tecnologias de imagem multiespectral e de visão 3D para melhorar ainda mais as capacidades de deteção para este tipo especial de embalagem, a caixa de cartão para telhados. Por exemplo, a visão 3D pode lidar melhor com as irregularidades da superfície da embalagem, enquanto a imagem multiespectral pode identificar as características de diferentes tintas e materiais.

Com os avanços tecnológicos, o âmbito de aplicação dos sistemas de impressão e inspeção visual irá expandir-se da simples deteção de presença para uma avaliação abrangente da qualidade, não só determinando se a impressão está completa, mas também avaliando o impacto da qualidade de impressão em todo o ciclo de vida do produto.

Com o aprofundamento da tecnologia da Indústria 4.0, os sistemas de impressão e inspeção visual deixarão de ser meras ferramentas de controlo de qualidade e passarão a ser nós essenciais no ecossistema da manufatura inteligente. Integrar-se-ão perfeitamente com os sistemas MES, ERP e outros, construindo um sistema completo de rastreabilidade da qualidade, desde a produção à logística.

Para os fabricantes de embalagens de cartão para telhados, investir em sistemas avançados de impressão e inspeção visual não é apenas uma medida para melhorar a qualidade do produto, mas também uma escolha estratégica para construir uma fábrica digital e alcançar a transformação digital. Os futuros sistemas de inspeção visual serão mais inteligentes e adaptáveis, capazes de lidar com ambientes de produção complexos e em constante mudança, criando valor sustentável para as empresas.