الفحص البصري لترميز تيترا باك: تقنية أساسية لحماية سلامة الغذاء
على خط إنتاج حليب عالي السرعة، تتدفق علب تترا باك بمعدل يزيد عن عشر علب في الثانية. يُكمل نظام فحص بصري للترميز عملية الفحص وتحديد تاريخ إنتاج كل منتج في غضون 0.2 ثانية - يُمثل هذا النظام غير المرئي حاجزًا تقنيًا بالغ الأهمية لسلامة المستهلك.
إن سلامة الغذاء مسألة ذات أهمية حيوية بالنسبة لمعيشة الناس، وصناعة الألبان هي "صناعة لا غنى عنها لصين صحية وأمة قوية".
عندما نشتري الحليب، فإننا ننتبه دائمًا إلى تاريخ الإنتاج وتاريخ انتهاء الصلاحية، لأنه بمجرد انتهاء تاريخ انتهاء الصلاحية، لم تعد سلامة الحليب مضمونة.
لا تتم طباعة تواريخ الإنتاج هذه على العبوة الخارجية فحسب، بل تتم طباعتها أيضًا مباشرة على الجزء العلوي من عبوة Tetra Pak.
كيف نضمن وضوح هذه الرموز ودقتها؟ أصبحت تقنية الفحص البصري لترميز تيترا باك بمثابة "حارس الجودة" على خط الإنتاج.
1. أهمية وتحديات فحص الترميز من شركة تيتراباك
باعتبارها الشكل السائد لتعبئة الأطعمة السائلة، تُعدّ معلومات ترميز تترا باك أساسيةً لتتبع المنتج وإدارة تاريخ انتهاء الصلاحية. فعدم وجود معلومات مطبوعة، أو عدم وضوحها، أو عدم صحتها، مثل تاريخ الإنتاج وتاريخ انتهاء الصلاحية ورقم الدفعة، لا يمنع المستهلكين من معرفة حالة المنتج فحسب، بل يُشكّل أيضًا خطرًا على سلامة الغذاء.
يواجه فحص رموز Tetra Pak تحديات متعددة: تعمل خطوط الإنتاج بسرعات عالية جدًا، وتعالج مئات العبوات في الدقيقة؛ وقد يكون وضع الرموز غير دقيق بعض الشيء؛ وقد تعكس أسطح التغليف الضوء؛ وقد يكون الرمز نفسه ضبابيًا أو ناقصًا أو غير واضح. وتواجه عمليات التفتيش اليدوية التقليدية صعوبة في مواجهة هذه التحديات، مما دفع إلى ظهور أنظمة التفتيش البصري الآلية.
2. تكوين ومبادئ تقنية أنظمة التفتيش البصري
يتكون نظام الرؤية الآلية النموذجي من خمس وحدات رئيسية: الإضاءة، والعدسة، والكاميرا، والتقاط الصور، ومعالج الرؤية.
تلعب كل وحدة دورًا رئيسيًا في النظام.
يعد نظام الإضاءة عاملاً حاسماً يؤثر على جودة الإدخال، حيث يسلط الضوء على ميزات الكائن الذي يتم فحصه ويقلل من التداخل في الخلفية.
وفقًا لطريقة الإضاءة، يمكن تصنيفها إلى إضاءة خلفية، وإضاءة أمامية، وإضاءة منظمة، وإضاءة ستروبسكوبية.
بالنسبة لفحص رمز Tetra Pak، يتم عادةً استخدام الإضاءة الأمامية، حيث أنها سهلة التركيب وتوفر إضاءة موحدة.
الكاميرات هي "عيون" النظام ويمكن تصنيفها وفقًا لمعايير مختلفة، مثل كاميرات CCD، وكاميرات CMOS، وكاميرات المسح الخطي، وكاميرات المسح الميداني، والكاميرات أحادية اللون، بالإضافة إلى الكاميرات الملونة.
غالبًا ما تستخدم عمليات تفتيش Tetra Pak كاميرات المسح الضوئي أحادية اللون للمناطق الصناعية لأن عملية فحص رمز نفث الحبر لا تتطلب عمومًا معلومات اللون، وتوفر الكاميرات أحادية اللون دقة وتباينًا أعلى.
تعرض العدسة صورة رمز الحبر النفاث على مستشعر الكاميرا. عند اختيار العدسة، يجب مراعاة عوامل مثل البعد البؤري، وارتفاع الهدف، وارتفاع الصورة، ودرجة التكبير.
في التطبيقات العملية، يعد "اختيار العدسة التي تتناسب مع مجال الرؤية" و"تركيز الصورة بعمق مجال كبير" من الاعتبارات المهمة.
وحدة التقاط الإطارات مسؤولة عن تحويل إشارة الفيديو إلى صورة رقمية، بينما يقوم معالج الرؤية بتحليل الصورة الرقمية ومعالجتها. غالبًا ما تدمج الأنظمة الحديثة بطاقة الالتقاط والمعالج لتحسين كفاءة المعالجة.
3. سير عمل فحص كود Tetra Pak
يمكن تقسيم سير العمل لنظام فحص الكود الخاص بشركة Tetra Pak إلى ثلاث مراحل رئيسية.
أولاً، يتم تثبيت نظام كشف الحروف OCR على خط إنتاج Tetra Pak للحليب لضمان أن النظام يمكنه تغطية كل عبوة تمر.
بعد ذلك، عندما يدخل Tetra Pak المرمز إلى محطة التفتيش البصري، يتم تشغيل مستشعر الرؤية الآلية لالتقاط صورة للرموز الثلاثة المطبوعة أعلى Tetra Pak (تاريخ الإنتاج وتاريخ انتهاء الصلاحية ورقم الدفعة) وإرسالها إلى النظام للتحليل.
يقوم النظام باستخراج الصورة وتحليلها ومقارنتها بخصائص صورة الأحرف المحددة للمنتجات المؤهلة. في حال اكتشاف أي خلل في الكود، يُرسل النظام إشارة إلى جهاز الرفض للرفض ويُصدر إنذارًا.
يتم إكمال العملية بأكملها في غضون مللي ثانية، مما يضمن عدم التأثير على كفاءة خط الإنتاج.
4. أساليب التفتيش المتطورة والابتكار التكنولوجي
مع التقدم التكنولوجي، تتطور أساليب فحص رموز Tetra Pak باستمرار. وتُحقق طريقة فحص الرؤية الآلية القائمة على مصفوفة النقاط، لضمان وضوح الرموز، دقةً في الحكم من خلال الخطوات التالية:
يقوم النظام أولاً بتعيين وتعديل منطقة القياس لصورة سلسلة الأحرف من خلال واجهة الإنسان والآلة وينقل الإعدادات إلى الكاميرا الذكية.
بعد التقاط صورة سلسلة الأحرف للمنتج المعبأ، تقوم الكاميرا الذكية باستخراج قيم التدرج الرمادي للون المحدد لكل بكسل داخل مصفوفة النقاط لجميع الأحرف داخل منطقة القياس.
يقوم النظام بإصدار أحكام بناءً على قيم التدرج الرمادي: إذا كانت قيمة التدرج الرمادي للبكسل أقل من عتبة التدرج الرمادي للون الأبيض (عادةً ما يتم تعيينها على 25)، يتم تسميتها باللون الأبيض؛ إذا كانت أكبر من عتبة التدرج الرمادي للون الأسود (عادةً ما يتم تعيينها على 230)، يتم تسميتها باللون الأسود؛ وإذا كانت بين العتبتين، يتم تسميتها باللون الضبابي.
بعد ذلك، تُحسب مساحة لون مصفوفة النقاط. إذا كان مجموع مساحة البكسل الأسود ومساحة البكسل الضبابية أقل من عتبة مساحة اللون الفارغة (10%)، تُسمى النقطة 0؛ إذا كانت مساحة البكسل الأسود أكبر من عتبة مساحة اللون الأسود المصمت (90%)، تُسمى 1؛ وإلا، تُسمى ضبابية.
أخيرًا، تُحدد الكاميرا الذكية درجة الوضوح: إذا وُصفت أي نقطة في مصفوفة النقاط بأنها ضبابية، يُعتبر الحرف غير واضح. إذا لم تكن هناك نقاط ضبابية، تُقارن النقطتان 0 و1 بمصفوفة نقاط الخط القياسية. كما تُعتبر الأحرف التي لا تتطابق تمامًا غير واضحة.
يُحسّن تطبيق تقنية التعلم العميق دقة الكشف بشكل أكبر. يستخدم نظام فحص طابعات نفث الحبر للتغليف، القائم على التعلم العميق، شبكة عصبية ملتوية لتصنيف الأحرف في الصور.
يستخدم النظام صورًا متعددة مؤهلة للطباعة بالحبر النفاث كعينات تدريبية لتدريب الشبكة العصبية التلافيفية وتحسين وحدة المعالجة.
تُحوّل وحدة الاستخراج صورة الطباعة النافثة للحبر إلى صورة ثنائية بالأبيض والأسود، وتستخرج الأحرف بناءً على وحدات البكسل البيضاء. تستخدم وحدة المقارنة الشبكة العصبية التلافيفية المُدرّبة لتصنيف الأحرف ومقارنتها للحصول على نتائج الكشف.
5. تنفيذ النظام والاعتبارات العملية
عند استخدام نظام فحص بصري لطباعة تترا باك النافثة للحبر، يجب مراعاة عدة عوامل. يتضمن جهاز جمع معلومات الطباعة النافثة للحبر الاحترافي لخطوط إنتاج تترا باك غلافًا، ومفتاحًا ضوئيًا، وكاميرا، ومصدر ضوء.
يحتوي الغطاء على منفذ فحص في الجزء السفلي، يتوافق مع شكل خط إنتاج تيترا باك. يقع المفتاح الكهروضوئي على جانب خط الإنتاج، بينما تقع الكاميرا ومصدر الضوء أعلى خط الإنتاج.
يكتشف المفتاح الكهروضوئي مرور الطرد. تلتقط الكاميرا صورةً عند مرور عبوة تترا باك، ويوفر مصدر الضوء إضاءةً كافيةً للصورة.
للتكيف مع بيئات الإنتاج المختلفة، يتميز هذا النوع من المعدات عادةً بتصميم قابل لتعديل الارتفاع. يتضمن الهيكل سكة رئيسية تُثبّت عليها الكاميرا ومصدر الضوء بشكل قابل للفصل لتعديل الارتفاع. يقع مصدر الضوء عادةً أسفل الكاميرا مباشرةً وفوق خط إنتاج تيترا باك لضمان إضاءة مثالية.
تتميز الأنظمة المتقدمة أيضًا بآلية تسوية لمعالجة الحالات التي قد تكون فيها الصناديق مائلة أو على ارتفاعات غير متساوية. يتكون النظام القائم على التعلم العميق من وحدة نقل، ووحدة استحواذ، ووحدة معالجة.
وحدة النقل مُجهزة بذراع تسوية وذراع إيقاف. عند نقل صندوق بين ذراعي التسوية، تتمدد أسطوانتان هوائيتان في آنٍ واحد إلى الداخل، مما يُؤدي إلى تثبيت لوحي التسوية على كلا الجانبين للصندوق، مما يضمن تعامد الترميز مع زاوية الكاميرا.
عندما يتم نقل الصندوق بالقرب من الكاميرا، يعترض ذراع الإيقاف الصندوق، مما يبقيه ثابتًا نسبيًا بالنسبة للكاميرا لسهولة الالتقاط.
6 . وظائف البرمجيات وتحليل بيانات نظام التفتيش
لا تقتصر أنظمة الفحص البصري الحديثة لترميز نفث الحبر من Tetra Pak على إمكانيات الحصول على الأجهزة فحسب، بل تتميز أيضًا بميزات برمجية قوية. تتضمن هذه الأنظمة عادةً إمكانيات النمذجة، مما يسمح بحفظ عدد غير محدود من القوالب على جهاز كمبيوتر واسترجاعها للفحص في أي وقت.
تعرض واجهة البرنامج صور العيوب ومواقعها المحددة على المنتج آنيًا، مع تحديدها. يمكن تكبير الشاشة في أي وقت لتحديد المشاكل بسرعة.
وتعرض الواجهة أيضًا سرعة التفتيش الحالية ونوع العيب والمنطقة والوقت ودرجة الخطورة والموقع.
يتم تقسيم معلمات فحص النظام إلى مستويات وأنواع متعددة، مما يسمح للمستخدمين بضبط مستوى التفتيش لأنواع العيوب المحددة لضمان تسليم المنتجات بمعايير جودة مختلفة.
ويقوم النظام أيضًا بالتعرف تلقائيًا على العيوب المتكررة وعرضها على الواجهة، مما يؤدي إلى تحديد الأعطال الدورية ودفع المشغلين إلى فحص المعدات.
تتيح وظائف إدارة البيانات للنظام تخزين نتائج العيوب في الوقت الفعلي والاستعلام عن السجلات التاريخية.
يمكن للنظام حساب إنتاج المنتج ومعدل الخردة ومعدل المنتج الجيد وعدد ونسبة كل نوع عيب داخل المنتجات المخردة.
يمكن إنشاء هذه البيانات في تقارير Excel أو HTML، مع توفر إمكانيات الطباعة.
لضمان أمان النظام، عادةً ما تُطبّق آلية إدارة الأذونات، مع وضعي استخدام: قياسي ومتقدم. لا يمكن إلا للمستخدمين المتقدمين ضبط إعدادات فحص النظام، مما يمنع المستخدمين العاديين من سوء الاستخدام.
7. فوائد التطبيق والتوقعات المستقبلية
حقق تطبيق نظام الفحص البصري لرموز الحبر النفاث من تترا باك فوائد كبيرة. فهو لا يفحص رموز التاريخ على عبوات تترا باك للحليب بسرعة فحسب، بل يرفض أيضًا المنتجات التي لا تحمل رموز تاريخ صالحة على الفور. هذا يُحسّن كفاءة الإنتاج ودقة الفحص، مع خفض تكاليف العمالة بشكل كبير.
الطريقة التقليدية لاستخدام مستشعر جودة الطباعة (PSS) لجمع وفحص معلومات رموز الطباعة النافثة للحبر لا تلتقط سوى إشارات التدرج الرمادي، وهي غير قابلة للقراءة البشرية، وتمنع العمال من مراقبة الإنتاج آنيًا. كما أنها لا تنتج صورًا للرموز، مما يجعل حفظها ومراجعتها أمرًا مستحيلًا.
توفر أنظمة التفتيش البصري الحديثة ردود فعل في الوقت الفعلي على معلومات كود Tetra Pak على خط إنتاج Tetra Pak في شكل صور، مما يسهل مراقبة الإنتاج في الوقت الفعلي.
يمكن نقل معلومات رمز Tetra Pak التي تم التقاطها بواسطة الكاميرا بسرعة إلى شاشة خارجية عبر النقل السلكي أو اللاسلكي، مما يوفر ردود فعل سريعة وصور واضحة.
مع تقدم الصناعة 4.0 والتصنيع الذكي، تتطور تقنية الفحص البصري لفحص رموز Tetra Pak نحو مزيد من الذكاء والتكامل والدقة. يُمكّن إدخال خوارزميات التعلم العميق النظام من تعلم خطوط وأنماط الترميز الجديدة بشكل تكيفي، مما يُحسّن دقة التعرف باستمرار.
يُمكّن تطبيق تقنية إنترنت الأشياء من دمج أنظمة التفتيش بسلاسة مع المعدات الأخرى على خط الإنتاج، مما يُتيح تبادل البيانات واتخاذ قرارات ذكية. في المستقبل، نعتقد أن تقنية التفتيش البصري بالرمز من تترا باك ستلعب دورًا أكثر أهمية في سلامة الأغذية، مما يوفر للمستهلكين ضمان جودة أكثر موثوقية.
ستكون تقنية فحص الأكواد المستقبلية من تترا باك أكثر ذكاءً. سيُمكّن دمج خوارزميات التعلم العميق والذكاء الاصطناعي النظام من التحسين المستمر والتكيف مع تقنيات الأكواد الجديدة وبيئات الإنتاج الأكثر تعقيدًا.
مع الاعتماد الواسع النطاق لتكنولوجيا إنترنت الأشياء، لن تكون أنظمة التفتيش البصري وحدات معزولة، بل ستصبح عقدًا رئيسية في شبكة بيانات المصنع الذكي بالكامل، حيث تشارك بيانات التفتيش وحالة الإنتاج في الوقت الفعلي، مما يوفر دعمًا أكثر شمولاً لاتخاذ القرارات لمراقبة الجودة.
وفي نهاية المطاف، سوف تتقارب هذه التطورات التكنولوجية نحو هدف مشترك: ضمان أن كل كرتونة حليب وكل زجاجة مشروب تحمل ملصقًا واضحًا وقابلًا للتتبع، مما يضمن راحة البال للمستهلكين عند الشرب والأكل.
