كيفية اكتشاف الأجسام الغريبة في زجاجات المشروبات؟

يُعدّ كشف الأجسام الغريبة في المشروبات المعبأة خطوةً حاسمةً في إنتاج الأغذية الآمنة. وقد حققت تقنيات الكشف الشائعة حاليًا درجةً عاليةً من الأتمتة، مما يُمكّن من تحديد المنتجات غير المطابقة للمواصفات ورفضها بكفاءة. فيما يلي بعض أساليب الكشف الأساسية.

طرق التحليل القائمة على تسلسل الصور: تقوم هذه الطرق بتحليل صور متعددة تم التقاطها على التوالي أثناء حركة الزجاجة، باستخدام مبدأ أن "الأجسام الغريبة تتحرك بالنسبة للزجاجة".

التمثيل التفاضلي والمتناثر بكاميرا مزدوجة: تتضمن إحدى الطرق وضع كاميرات في موقعين مختلفين على خط الإنتاج لالتقاط صور لنفس زجاجة السائل المقلوبة في أوقات مختلفة. تُستخدم خوارزميات معالجة صور معقدة (مثل معايرة منطقة الكشف الفعالة وتمثيل ندرة الصورة) لتحديد المناطق غير الطبيعية في كلتا الصورتين. وأخيرًا، وبالمقارنة، تُزال المناطق المتصلة المتداخلة في الصورتين (عادةً ما تكون خدوشًا أو عيوبًا متأصلة في الزجاجة)، مما يُحدد بدقة مناطق الأجسام الغريبة المتبقية.

الكشف المتتبع المتذبذب: تتضمن تقنية أحدث أخرى اهتزاز الزجاجة ذهابًا وإيابًا على آلية تذبذب. يكمن السر في تثبيت الزجاجة والكاميرا ومصدر الضوء على آلية التذبذب، مع الحفاظ على وضع نسبي ثابت تمامًا أثناء التذبذب. وبهذه الطريقة، يتأرجح السائل داخل الزجاجة، مما يتسبب في تحرك الأجسام الغريبة، بينما تلتقط الكاميرا سلسلة صور واضحة ومستقرة. باستخدام تحليل اختلاف الصورة، يمكن اكتشاف الأجسام الغريبة المتحركة بسهولة. ومن أهم مزايا هذه الطريقة أن آلية التذبذب يمكن أن تتوقف لفترة وجيزة عند نقاط معينة، وعندها يستقر سطح السائل تدريجيًا، لكن الأجسام الغريبة العائمة أو المعلقة ستظل تتحرك ببطء، وبالتالي يتم اكتشافها بفعالية، متغلبة على صعوبة اكتشاف الأجسام الغريبة العائمة بالطرق التقليدية.

طرق التحليل القائمة على الخصائص البصرية

تركز هذه الطرق على تحليل ردود الفعل المختلفة للأجسام الغريبة والزجاجة نفسها للضوء.

الإضاءة والتحليل متعدد الأطياف: تقنية متطورة تستخدم وحدة إضاءة ذات سطح مضيء مستوٍ، ولكن جوهرها يكمن في انبعاث الضوء من مواقع مختلفة على السطح المضيء، باتجاهات انبعاث مختلفة ونطاقات أطوال موجية مختلفة. عند مرور الضوء عبر الحاوية، يكون للعيوب الموجودة على سطح الحاوية (مثل الخدوش) والأجسام الغريبة داخلها (مثل الشوائب) تأثيرات مختلفة على الضوء. عادةً ما تتسبب العيوب في انكسار الضوء بزوايا محددة، بينما تتسبب الأجسام الغريبة في الغالب في امتصاص الضوء أو تشتته. بعد التقاط الكاميرا للصورة، يفصل نظام معالجة الصور المعلومات من قنوات أطوال موجية مختلفة ويقيّمها، مما يُميز بفعالية العيوب الموجودة على جسم الحاوية عن الأجسام الغريبة الداخلية.

تحليل الوضع الدوراني (للسوائل عالية اللزوجة): بالنسبة للمنتجات عالية اللزوجة، مثل المواد الهلامية، تفشل طريقة إيقاف الدوران التقليدية بسبب ضعف سيولة السائل. أحد الحلول هو تدوير الحاوية الشفافة والتقاط إطارات متعددة من الصور باستمرار. يُستخرج موقع العيب المستهدف من الإطارات المجاورة. إذا كان العيب خدشًا مثبتًا على السطح الخارجي للزجاجة، فيمكن التنبؤ بموقعه في الإطار التالي بدقة بناءً على زاوية دوران الزجاجة ونصف قطرها، بحيث يتطابق الموقع المتوقع مع الموقع الفعلي بشكل وثيق. أما إذا كان العيب جسمًا غريبًا داخليًا، فسيختلف الموقعان المتوقع والفعلي بشكل كبير بسبب اختلاف مساره عن جسم الزجاجة. يمكن التمييز بين الموقعين بفعالية من خلال حساب مساحة التداخل بينهما.

تقنيات الكشف الأخرى

أنظمة الكشف بالأشعة السينية: على سبيل المثال، تعتمد أجهزة الكشف بالأشعة السينية على مبدأ نقل الأشعة السينية للكشف عن مختلف الأجسام الغريبة، مثل المعادن والزجاج والحصى والعظام. لا تقتصر هذه التقنية على كشف الأجسام الغريبة فحسب، بل تتحقق أيضًا من سلامة العبوة وامتلاء محتوياتها، مما يجعلها مثالية لخطوط الإنتاج عالية السرعة.

طريقة الدوران والتوقف: هذه طريقة تقليدية، وإن كانت كلاسيكية. تُدار الزجاجة بسرعة عالية ثم تُوقف فجأة. يستمر السائل داخلها في الحركة بسبب القصور الذاتي، بينما يبقى العيب في الزجاجة ثابتًا. من خلال التقاط صور للهدف المتحرك في السائل وتحليلها بعد التوقف المفاجئ، يمكن تحديد الأجسام الغريبة. تمتلك شركات مثل Seidonard وBosch في ألمانيا معدات متطورة تعتمد على هذا المبدأ.

كيفية اختيار حل الكشف: يتطلب اختيار الطريقة الصحيحة مراعاة عدة عوامل:

خصائص السائل: السوائل المائية هي الأكثر قابلية للتطبيق على نطاق واسع. بالنسبة للسوائل شديدة اللزوجة، أو السوائل التي تحتوي على فقاعات، أو السوائل غير الشفافة، يجب تقييم فعالية التقنيات المختلفة؛ تعد تقنية الأشعة السينية أكثر قدرة على التكيف بشكل عام.

سرعة الإنتاج: تتطلب خطوط الإنتاج عالية السرعة (على سبيل المثال، عشرات الآلاف من الزجاجات في الساعة) أنظمة ذات سرعات معالجة عالية.

خصائص الحاوية: مادة الزجاجة (زجاج، بلاستيك PET)، اللون (شفاف، شبه شفاف، داكن)، الشكل (عادي، غير منتظم)، وما إذا كانت الزجاجات المعاد تدويرها مستخدمة (خدوش كثيرة) كل ذلك يؤثر على نتائج الكشف واختيار الحل.

أنواع الأجسام الغريبة: حدّد بوضوح الأنواع الرئيسية للأجسام الغريبة المراد اكتشافها (مثل: المعادن، والزجاج، والشعر، وشظايا الحشرات، إلخ). تختلف التقنيات في حساسيتها لأنواع مختلفة من الأجسام الغريبة.

ميزانية التكلفة: تتضمن الاستثمار الأولي في المعدات، وتكاليف الصيانة اللاحقة، وتكاليف تدريب المشغل.