Penyelidikan Teknologi Pengesanan Objek Asing untuk Tin Selepas Diisi dan Sebelum Dimeterai

Dalam industri makanan dan minuman, sekeping kecil filem lutsinar, serpihan logam, atau serpihan kaca boleh menimbulkan ancaman besar kepada kualiti produk. Pengesanan objek asing selepas mengisi dan sebelum mengelak tin adalah garis pertahanan kritikal dalam memastikan keselamatan makanan.

Dalam proses pengeluaran tin, peringkat selepas mengisi dan sebelum pengedap adalah titik berisiko tinggi untuk pencemaran objek asing. Oleh kerana sifat tin yang legap dan permukaan dalaman yang sangat reflektif, kaedah pengesanan tradisional bergelut untuk mengenal pasti objek asing dengan berkesan, terutamanya bahan cemar telus atau kecil.

Melalui gabungan teknologi canggih seperti pencahayaan cahaya terpolarisasi, penghantaran sinar-X dan penglihatan mesin, sistem pengesanan moden kini boleh mengesan pelbagai objek asing dalam masa nyata pada barisan pengeluaran berkelajuan tinggi, termasuk serpihan logam dan kaca tradisional, serta serpihan filem lutsinar yang sukar dikenal pasti.

1. Cabaran Teknikal Pengesanan Objek Asing

Pengesanan objek asing dalam tin menghadapi pelbagai cabaran teknikal. Sifat legap tin menghalang pemeriksaan penghantaran mudah, manakala permukaan dalamannya yang sangat reflektif dan berstruktur menyebabkan pantulan cahaya berganda, membawa kepada kehilangan arah polarisasi yang cepat dan mengganggu hasil pengimejan.

Ciri-ciri objek asing yang berbeza-beza itu sendiri juga meningkatkan kesukaran pengesanan. Sebagai contoh, serpihan filem lutsinar yang mungkin bercampur semasa proses pembungkusan mempunyai ciri-ciri polarisasi yang berbeza-beza: ada yang terkutub kuat, ada yang terkutub lemah, dan ada yang tidak terkutub langsung. Untuk filem terpolarisasi atau tidak terpolarisasi lemah, kaedah pengesanan polarisasi tradisional mempunyai keberkesanan yang terhad.

Keadaan sebenar persekitaran pengeluaran juga memberikan cabaran. Barisan pengeluaran berkelajuan tinggi memerlukan sistem pengesanan untuk menyelesaikan penghakiman dalam masa yang sangat singkat—biasanya lebih daripada 10 tin sesaat. Pada masa yang sama, getaran mekanikal pada barisan pengeluaran dan perubahan dalam cahaya ambien boleh mengganggu ketepatan pengesanan.

2. Prinsip dan Kaedah Teknologi Pengesanan Arus Perdana

Teknologi Pengimejan Cahaya Polarisasi

Untuk menangani kesukaran pengesanan yang disebabkan oleh permukaan dalaman reflektif tin, teknologi pengimejan cahaya terpolarisasi menawarkan penyelesaian yang inovatif. Teknologi ini menggabungkan peranti polarisasi pertama dalam laluan cahaya antara sumber cahaya peranti pencahayaan dan dinding bawah bahagian dalam, mempolarisasi sinaran yang sampai ke dinding bawah bahagian dalam.

Peranti pencahayaan direka supaya bahagian utama sinaran yang diarahkan ke dalam bekas mencapai dinding bawah bahagian dalam secara langsung, bukannya dinding sisi. Ini memastikan bahawa cahaya memantul hanya sekali dari dinding bawah bahagian dalam sebelum kembali ke peranti rakaman imej, mengekalkan arah polarisasinya. Apabila menggunakan cahaya terkutub bulat, arah putaran cahaya berubah selepas pantulan dari dinding bawah bahagian dalam, membolehkan pengecaman berkesan objek asing melalui penggunaan penapis polarisasi yang sesuai.

Kajian telah menunjukkan bahawa hasil pengesanan optimum dicapai apabila pencahayaan dan peranti rakaman imej diletakkan di antara 500mm dan 700mm dari bukaan tin, dan pencahayaan dan tangkapan imej dilakukan pada sudut kurang daripada 10°. Konfigurasi ini meningkatkan kadar pengesanan objek asing yang terkutub lemah dan tidak terkutub dengan ketara.

Penglihatan Mesin dan Pengimejan Medan Gelap

Teknologi penglihatan mesin digunakan secara meluas dalam pengesanan objek asing dalam tin minuman, terutamanya sesuai untuk mengesan kecacatan pada bahagian bukaan tin, bahagian bawah dan dinding dalam. Sistem pengesanan yang lengkap biasanya termasuk sistem pencahayaan, sistem pemerolehan imej dan sistem pemprosesan imej.

Pengimejan medan gelap ialah teknik khas yang menerangi bekas dari sisi, menjadikan objek asing kelihatan terang dengan latar belakang gelap. Untuk bekas yang diisi, peranti getaran digunakan untuk menggetarkan dinding sisi bekas, menyebabkan objek asing di bahagian bawah bergerak, menjadikannya lebih mudah untuk dikenal pasti dalam imej.

Dalam aplikasi praktikal, sistem menggunakan kaedah varians antara kelas maksimum untuk memisahkan kawasan sasaran dan melakukan analisis ciri kontur pada kawasan pembukaan tin; kaedah kecerunan Hough digunakan untuk membahagikan kawasan bulatan sepusat bahagian bawah tin; dan penjelmaan koordinat kutub digunakan untuk menyelesaikan masalah pemampatan imej bagi kawasan dinding dalam, diikuti dengan perduaan dan analisis komponen bersambung untuk mengesan kecacatan.

Teknologi Pengesanan Penghantaran X-ray

Teknologi pengesanan sinar-X mempunyai keupayaan pengesanan yang baik untuk objek asing daripada bahan yang berbeza, dan amat sesuai untuk pembungkusan tidak telus. Sistem ini terdiri daripada sumber sinaran dan pengesan. Dengan menangkap imej penghantaran yang dihasilkan oleh pengimejan penghantaran sinar-X, ia boleh mengenal pasti sama ada tin kehilangan komponen yang diperlukan atau mengandungi objek asing seperti kekotoran logam.

Kelebihan utama pengesanan sinar-X ialah keupayaannya melakukan berbilang pengesanan serentak: termasuk pengesanan objek asing, pengesahan integriti pembungkusan dan pengesahan kandungan. Sistem X-ray baharu seperti ScanTrac 200 boleh mengesan objek asing sekecil 0.5mm pada kelajuan sehingga 2200 keping seminit.

Pengujaan Getaran dan Perbandingan Berbilang Imej

Untuk tin minuman yang diisi, kaedah yang berkesan ialah menggunakan getaran untuk menggerakkan objek asing yang berpotensi, menjadikannya lebih mudah untuk dikesan. Sistem ini menggunakan peranti getaran untuk bertindak pada dinding sisi bekas, menyebabkan objek asing di bahagian bawah bergerak, dan kemudian kamera pemeriksaan menangkap imej medan gelap bahagian bawah bekas. Teknologi utama terletak pada mengkonfigurasi berbilang kamera pemeriksaan secara berurutan di sepanjang arah penghantar, dengan kawasan pengimejannya bertindih. Ini membolehkan pemerolehan jujukan berterusan imej bahagian bawah bekas. Dengan membandingkan perbezaan dalam imej ini, zarah asing yang bergerak boleh dikenal pasti dengan tepat.

3. Komponen Teknologi Utama Sistem Pengesanan

Sistem pengesanan objek asing boleh minuman lengkap mengandungi beberapa komponen yang diselaraskan dengan tepat. Sistem pencahayaan adalah penting untuk memastikan pengimejan yang stabil; pelbagai jenis sumber cahaya (seperti sumber lampu sorot LED) dan kaedah pencahayaan (medan terang, medan gelap) boleh dipilih mengikut keperluan pengesanan.

Sistem pemerolehan imej terdiri daripada kamera industri, kanta dan penderia imej, bertanggungjawab untuk mendapatkan imej berkualiti tinggi bahagian dalam tin. Sistem moden biasanya menggunakan kamera CCD atau CMOS resolusi tinggi, ditambah dengan penapis polarisasi khusus, untuk menangkap imej jelas bahagian dalam tin.

Sistem pemprosesan imej menggunakan pelbagai algoritma untuk menganalisis imej yang diperoleh, termasuk prapemprosesan imej (pelicinan, penapisan, pengurangan hingar), pengekstrakan ciri dan pengenalan kecacatan. Sistem lanjutan juga menggunakan teknologi kecerdasan buatan, seperti rangkaian neural convolutional (CNN), untuk meningkatkan ketepatan pengesanan dan kebolehsuaian.

Mekanisme penentududukan dan penolakan adalah bahagian pelaksanaan sistem.  Penderia fotoelektrik mengesan kedudukan tin, dengan tepat mencetuskan pemerolehan imej. Apabila objek asing dikesan, sistem secara automatik mengeluarkan produk yang rosak dari barisan pengeluaran.

4. Aplikasi Industri dan Penilaian Prestasi

Dalam aplikasi industri sebenar, minuman boleh sistem pengesanan objek asing berprestasi cemerlang. Kajian menunjukkan bahawa sistem pengesanan dalam talian berasaskan penglihatan mesin boleh beroperasi secara stabil pada kelajuan 10 tin sesaat, dengan ketepatan pengesanan sehingga 99.89%, pada asasnya memenuhi keperluan barisan pengeluaran berkelajuan tinggi.

Mengambil sistem RotoCheck Krones sebagai contoh, sistem ini direka khusus untuk mengesan serpihan kaca dalam botol bir, yang mampu mengenal pasti objek asing sekecil 0.5mm, dengan kadar penolakan palsu kurang daripada 0.05%. Pada barisan pengeluaran dengan kelajuan 60,000 botol sejam, sistem ini boleh beroperasi secara berterusan dan stabil, menunjukkan prestasi cemerlang.

Kebolehsuaian sistem pengesanan juga merupakan kelebihan yang ketara. Sistem pengesanan lanjutan menggunakan "teknologi kawalan rangkaian saraf", yang membolehkan mereka menyesuaikan diri dengan pelbagai bentuk, parameter pengendalian dan keadaan kerja melalui pembelajaran kendiri, meningkatkan sensitiviti sistem kawalan dan mengurangkan kadar ralat. Keupayaan penyesuaian ini membolehkan sistem menghadapi pelbagai perubahan pada barisan pengeluaran.

05 Trend dan Cabaran Pembangunan Teknologi

Teknologi pengesanan objek asing boleh minuman berkembang ke arah ketepatan yang lebih tinggi, kelajuan yang lebih tinggi dan kebolehsuaian yang lebih baik. Tahap automasi yang tinggi dan kebolehpercayaan sistem yang dipertingkatkan adalah trend utama dalam pembangunan teknologi semasa. Sistem pemeriksaan moden bukan sahaja boleh mengenal pasti objek asing tetapi juga pada masa yang sama melaksanakan pelbagai tugas seperti pengesahan integriti pembungkusan dan pengesahan kandungan.

Aplikasi kecerdasan buatan dan teknologi pembelajaran mesin sedang mengubah kaedah pemeriksaan tradisional. Melalui latihan sampel yang meluas, sistem pintar boleh mengenal pasti anomali paling halus, malah mengatasi keupayaan mata manusia dalam beberapa aspek. Sistem pemeriksaan berasaskan rangkaian saraf mempunyai fungsi pembelajaran kendiri, penyesuaian diri, penyimpanan kendiri dan diagnostik kendiri, membolehkan peningkatan berterusan dalam prestasi pengesanan.

Penyepaduan berbilang teknologi ialah satu lagi trend penting. Sebagai contoh, menggabungkan pengimejan cahaya terpolarisasi dengan pengesanan sinar-X membolehkan pengesanan serentak kecacatan permukaan dan objek asing dalaman. Sesetengah sistem lanjutan malah boleh melakukan pengesanan objek asing, pengesahan integriti pembungkusan dan pengesahan kandungan secara serentak.

Walaupun kemajuan teknologi yang berterusan, pengesanan objek asing dalam tin minuman masih menghadapi beberapa cabaran. Kelajuan pengesanan yang semakin meningkat untuk menampung barisan pengeluaran berkelajuan tinggi, mengurangkan kadar positif palsu dan menyesuaikan diri dengan pelbagai jenis objek asing yang lebih luas adalah semua isu yang perlu ditangani dalam pembangunan teknologi masa hadapan.

Pada barisan pengeluaran kilang bir, sistem RotoCheck memeriksa setiap tin pada kelajuan 60,000 tin sejam. Apabila risiko serpihan kaca dikesan, sistem segera mengeluarkan tin dari barisan pengeluaran - semuanya dalam milisaat.

Teknologi pengesanan objek asing dalam tin minuman telah berkembang daripada pensampelan manual awal kepada sistem pemeriksaan ketepatan tinggi yang automatik sepenuhnya hari ini. Dengan kemajuan berterusan penglihatan mesin, kecerdasan buatan dan teknologi penderia, sistem pemeriksaan masa hadapan akan menjadi lebih tepat dan cekap, memberikan jaminan yang lebih teguh untuk keselamatan makanan.