تكنولوجيا الفحص البصري لترميز زجاجات PET: حارس دقيق وفعال للجودة

بين البيكسلات السوداء والبيضاء تكمن العين الذكية لمراقبة الجودة.

على خطوط الإنتاج عالية السرعة في صناعات المشروبات والأدوية والمواد الكيميائية اليومية، تتدفق زجاجات البولي إيثيلين تيريفثالات بسلاسة. تخضع كل زجاجة لفحوصات متعددة، تشمل إحكام الغطاء، ومستوى السائل، وجودة الترميز. تُنجز هذه الفحوصات في أجزاء من الثانية فقط، بفضل التطورات في تكنولوجيا الفحص البصري للترميز الحديثة.

كأداة لا غنى عنها لمراقبة الجودة في صناعة التعبئة والتغليف، تستخدم أنظمة التفتيش البصري لترميز زجاجات PET مزيجًا من الاستشعار البصري ومعالجة الصور وخوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحقيق مراقبة جودة دقيقة وفعالة وآلية.

1. المبدأ التقني: كيف تقرأ الرؤية الآلية الترميز

يبدأ مبدأ عمل نظام الفحص البصري بالتقاط الصورة. عندما تمر زجاجة PET بنقطة فحص، يُشغّل مستشعر ضوئي كهروضوئي كاميرا CCD أو CMOS عالية الدقة لالتقاط الصورة، بينما يُوفّر مصدر ضوء LED وامض الإضاءة.

يتم نقل الصورة الملتقطة عبر كابل بيانات إلى كمبيوتر صناعي لمعالجة الصور، حيث يقوم النظام بالمعالجة المسبقة للصورة واستخراج الميزات والتحليل الذكي. أثناء فحص الكود، يستخدم النظام تقنية التعرف الضوئي على الحروف (OCR) للتحقق من وضوح الكود وموضعه ودقته. من خلال مقارنة الصور في الوقت الفعلي بالمعايير المحددة مسبقًا، يمكن للنظام تحديد مشكلات مثل الرموز المفقودة، والرموز المفقودة، والرموز غير الواضحة، والرموز المطبوعة بشكل غير صحيح.

تُنقل نتائج الفحص فورًا إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). في حال اكتشاف منتج ذي رمز معيب، يُفعّل النظام آلية رفض (مثل مُشغّل هوائي أو روبوت فرز) لإزالة المنتج المعيب تلقائيًا من خط الإنتاج.

2. مكونات النظام: التعاون الدقيق بين الأجهزة والبرامج

يتكون نظام الفحص البصري الكامل لعبوات PET من عدة مكونات دقيقة. من حيث الأجهزة، يتولى نظام التصوير (الكاميرا، والعدسة، ومصدر الضوء) التقاط صور عالية الجودة؛ ويتولى نظام المعالجة (الحاسوب الصناعي ومعالج الصور) التحليل والتقييم؛ ويتولى نظام التنفيذ (جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة وآلية الرفض) عمليات الفرز.

تُعد تقنية الإضاءة بالغة الأهمية. يُمكن لحل إضاءة مناسب أن يُعزز التباين بين غطاء الزجاجة ومنطقة الرمز. تتمتع مصادر إضاءة LED السطحية الشائعة الاستخدام بعمر افتراضي يصل إلى 30,000 ساعة. باستخدام الإضاءة الخلفية، تُحدد هذه المصادر بوضوح حواف الجسم المُفحص. تُعتبر خوارزميات البرمجيات بمثابة "أدمغة" أنظمة الفحص البصري. تدمج معدات الفحص الحديثة أنظمة تحليل صور ذكية وأنظمة اتخاذ قرارات متخصصة، مما يُتيح تحديدًا متعدد الأبعاد للشكل واللون والحجم وأبعاد أخرى بناءً على توزيع البكسل والسطوع واللون ومعلومات أخرى. كما تتمتع الأنظمة المتقدمة بقدرات التعلم الذاتي، مما يُحسّن دقة التعرف باستمرار من خلال خوارزميات التعلم الآلي.

3. مؤشرات الأداء: قدرات فحص عالية السرعة والدقة

يمكن لأنظمة فحص نفث الحبر لزجاجات PET الحديثة تحقيق سرعات فحص تصل إلى 1500 زجاجة في الدقيقة، والتكيف مع سرعات ناقل خط الإنتاج ≤1.8 م/ث.

من حيث الدقة، تستطيع هذه الأنظمة اكتشاف انحرافات في مستوى السائل تصل إلى 0.5 مم، وسد عيوب صغيرة تصل إلى ميكرون، بدقة عالية جدًا في التعرف على أحرف الطباعة بالحبر النفاث. عند سرعات فحص تصل إلى 1200 زجاجة في الدقيقة، يبلغ معدل رفض الحاويات المعيبة 99% على الأقل.

تتيح القدرة القوية للنظام على التكيف مع البيئة التشغيل المستقر في درجات حرارة تتراوح من 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية وبنسبة رطوبة نسبية تبلغ 95%، مما يلبي متطلبات التثبيت لبيئات المصانع المتنوعة.

4. نطاق التطبيق: وظائف التفتيش متعددة الأبعاد

لا يقتصر نظام الفحص البصري لترميز الحبر النفاث على التحقق من جودة الترميز فحسب، بل يدمج أيضًا وظائف فحص متعددة. فيما يتعلق بفحص الأغطية، يستطيع النظام تحديد مشاكل مثل الأغطية المفقودة، والأغطية المائلة، وتشوهات حلقات الأمان.

تستخدم وظيفة كشف مستوى السائل تقنيةً بصريةً أو فوق صوتيةً لقياس مستويات السوائل، مما يضمن مطابقة كميات التعبئة للمعايير، ويمنع شكاوى المستهلكين الناتجة عن نقص أو زيادة التعبئة. يلتقط نظام الفحص البصري صورًا لمستوى السائل من الأمام، بحيث يظهر الجزء الموجود أسفل سطح السائل باللون الأسود، والجزء الموجود فوقه باللون الأبيض. يستخدم النظام تقنية تعويض المساحة لتحديد مستويات السوائل التي تقل عن المستوى المطلوب.

تتحقق وحدة فحص ترميز الحبر النفاث من وضوح وموقع ودقة المعلومات مثل تاريخ الإنتاج ورقم الدفعة، مما يزيل مخاطر الامتثال الناجمة عن أخطاء الملصق.

5. عملية التنفيذ: من التثبيت إلى التشغيل اليومي

يتطلب تركيب وتشغيل نظام التفتيش تخطيطًا احترافيًا. أولًا، يجب تحديد عدد الكاميرات وموقعها بناءً على سرعة خط الإنتاج وخصائص نوع الزجاجة. بعد ذلك، تُجرى إعدادات المعلمات، بما في ذلك ضبط أداة تحديد موضع الصورة وضبط عتبة الكشف. التشغيل اليومي بسيط نسبيًا. يختار المشغلون برنامج التفتيش المناسب لنوع الزجاجة عبر واجهة شاشة اللمس، ثم ينقرون على "تشغيل مستمر" لبدء تشغيل النظام. تتميز أنظمة التفتيش الحديثة بواجهة تفاعلية بين الإنسان والآلة، مع شاشة كبيرة وواضحة وساطعة باللغة الصينية، مما يجعلها سهلة التشغيل.

يُعد ضبط العتبة أمرًا بالغ الأهمية لضمان دقة الفحص. العتبة هي الخط الفاصل بين وحدات البكسل البيضاء والسوداء: فكلما انخفضت قيمة العتبة، زادت الحساسية، ودقة الفحص، وارتفع معدل الرفض؛ بينما انخفضت قيمة العتبة، وانخفضت الدقة، وانخفض معدل الرفض. ويعتمد تحقيق التوازن بين هذين الإعدادين على ظروف الإنتاج الفعلية.

6. الصيانة: ضمان تشغيل النظام بشكل مستقر

الصيانة الدورية ضرورية لضمان استقرار نظام الفحص البصري على المدى الطويل. نظّف أسبوعيًا بقايا منفاخ الهواء، ونظّف زجاج وغطاء خزانة الفحص، وصرّفَ المكثفات من صمام الفلتر وخزان الهواء.

يلزم إجراء صيانة شاملة شهريًا، تشمل فحص آلية الضبط، وتنظيف المستشعرات، ومصابيح التحذير. أثناء الصيانة، يُرجى ملاحظة أن إعدادات سطوع مصدر الضوء تُعبّر عنها بالنظام الست عشري، حيث يُمثل FF أقصى سطوع. يتبع إيقاف تشغيل النظام أيضًا عملية موحدة: أولًا، إيقاف العمليات مؤقتًا، ثم الخروج من برامج النظام، ثم اختيار إيقاف تشغيل معالج الصور (اختر "نعم" إذا كان الجهاز بأكمله يتطلب إيقاف التشغيل)، وأخيرًا، إيقاف تشغيل مفتاح الطاقة الرئيسي.

7. قيمة الصناعة واتجاهات التطوير

تخلق أنظمة الفحص البصري قيمة كبيرة للمصنعين. إنها تقلل من تكاليف العمالة، وتحل محل عمليات الفحص البصري اليدوية والفحوصات المفاجئة، مما يقلل الاعتماد على العمالة وتكاليف التدريب. كما أنها تقلل من هدر المواد من خلال الكشف المبكر عن أحجام التعبئة غير الطبيعية أو أخطاء الترميز، وتجنب إهدار مواد التعبئة والتغليف والمحتويات والموارد اللوجستية.

يتم التحكم في مخاطر الجودة بشكل فعال، مما يمنع عمليات الإرجاع والاستدعاء وتلف العلامة التجارية الناجمة عن ضعف الأختام، مما يساعد الشركات على الامتثال للوائح مثل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) وISO 9001. كما يقوم النظام تلقائيًا بإنشاء تقارير التفتيش، وتسجيل حالة غطاء كل زجاجة، وبيانات مستوى السائل، ومعلومات الترميز، مما يدعم إمكانية تتبع جودة الإنتاج.

حاليًا، تتجه تقنية الفحص البصري لترميز زجاجات PET نحو الاعتماد على الذكاء الاصطناعي والبيانات. يُحسّن دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعي دقة الفحص في السيناريوهات المعقدة، مثل الزجاجات العاكسة وأسطح السوائل الديناميكية. تُمكّن تقنية إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT) أنظمة الفحص من التكامل مع أنظمة MES وERP، مما يُتيح إدارة ذكية لخط الإنتاج بأكمله.

مع التقدم التكنولوجي، تزداد أنظمة التفتيش البصري قوةً. تستطيع أنظمة التفتيش الحالية الآن التواصل مع أجهزة الكمبيوتر عبر شبكة إيثرنت، مما يتيح المراقبة عبر الإنترنت، وتعديل برامج التفتيش، وتسجيل بيانات الإنتاج إلكترونيًا، مما يُرسي أسس بناء مصانع ذكية مستقبلية.

تدرك المصانع ذات العلامات التجارية المرموقة، التي تفرض معايير جودة صارمة، أن أي اختلاف طفيف في التغليف قد يُحدث فجوة نفسية لدى المستهلكين ويؤثر سلبًا على صورة العلامة التجارية. وتُعدّ أنظمة التفتيش البصري بمثابة الحراس الصامتين لسمعة العلامة التجارية.