Systemy wizyjne w branży spożywczej

Systemy wizyjne od wielu lat stały się podstawowym narzędziem wykorzystywanym na liniach produkcyjnych w wielu gałęziach przemysłu, zapewniając użytkownikom wydajność, powtarzalność wyników i precyzję niemożliwą do osiągnięcia przez ludzkie oko. W wymagających sektorach produkcji, takich jak branża mięsna i ogólnie spożywcza, rolą systemów wizyjnych nie jest już tylko zwykła inspekcja, a przede wszystkim bezpieczeństwo konsumentów. Jest to też wyśmienite narzędzie do optymalizacji kosztów produkcji.

Obszary zastosowań systemów wizyjnych w branży mięsnej
Obecnie stosowane systemy wizyjne integrują kamery o wysokiej rozdzielczości i szybkości przetwarzania obrazów z specjalistycznym oprogramowaniem do obróbki zdjęć, co pozwala na coraz szersze spektrum automatyzacji procesów krytycznych, specyficznych dla branży.

Kontrola opakowań i etykiet
Coraz częściej na liniach produkcyjnych konieczne jest weryfikowania poprawności zamknięcia opakowania. Ze względu na podnoszenie wydajności maszyn pakujących, niemożliwe staje się wyeliminowanie wszystkich błędów związanych z oznakowaniem opakowań z produktami. Najważniejszą, ze względu na bezpieczeństwo konsumenta, sprawą jest kontrola poprawności zgrzewu. Do tego celu służą systemy wizyjne, oparte o kamery liniowe, z których obrazy poddane są analizie opartej między innymi o „deep learning”, czyli metody związane z uczeniem sieci neuronowych, będących podstawą do wykorzystania narzędzi sztucznej inteligencji. Poprawność zgrzewu opakowania może być kontrolowana w wielu aspektach:
ciągłość zgrzewu na całym obwodzie opakowania, czyli brak pęcherzy gazowych
brak ciał obcych w zgrzewie, które mogą powodować psucie się produktu i jego rozszczelnienie
odpowiednia głębokość struktury zgrzewu.

Zaawansowane systemy wizyjne, stosowane na liniach pakujących, potrafią pracować zarówno z opakowaniami przeźroczystymi, jak i z tworzyw barwionych.

W zagadnieniach związanych z kontrolą etykiet, bazujemy na znanych metodach OCR (Optical Character Recognition) i OCV (Optical Character Verification). Dzięki tym metodom z dużą prędkością można weryfikować poprawność i czytelność nadruku daty przydatności do spożycia, numeru partii produkcyjnej, nazwy produktu czy poprawność danych umieszczonych na kodach kreskowych, kodach DataMatrix albo QR. Możliwa jest również analiza znakowania produktów pod kątem zgodności ze standardem ISO/GS1, poprzez sprawdzenie kontrastu i ostrości wydruku. Istotnym aspektem wykorzystania kamer w produkcji żywności jest także kontrola obecności i położenia samej etykiety na produkcie. Integracja systemu wizyjnego z automatycznymi odrzutnikami produktów NOK gwarantuje Producentom eliminację braków, a co za tym idzie redukcję kosztów ewentualnych zwrotów i reklamacji partii produktów.
Operacje opisane powyżej, w zakładach produkujących żywność, wykonywane są w locie, przy prędkościach często przekraczających 120 produktów na minutę.

Kontrola jakości produktu i analiza wad
Systemy wizyjne w tym obszarze zastosowań potrafią wykryć odchylenia w kolorze, kształcie czy też strukturze powierzchni analizowanych produktów. Najczęściej spotykane zastosowania to na przykład analiza powierzchni osłonek białkowych i kolagenowych na wędlinach w kontroli produktu po wędzeniu, przed lub po zdjęciu z kija wędzarniczego. Na podstawie wyników inspekcji można oddzielić produkty uszkodzone tak, aby nie trafiły do konsumenta. Innym typowym zastosowaniem jest analiza poziomu zawartości tłuszczu (analiza marmurkowatości) oraz struktury mięsa, analiza zmian chorobowych czy nieprawidłowości w kolorze i teksturze, co pozwala stwierdzić nieświeżość lub zachodzące procesy utleniania. Operacje te pomagają odpowiednio i bezbłędnie klasyfikować produkty przed zapakowaniem.

Detekcja ciał obcych w produkcie
Innym typowym zastosowaniem jest wykrywanie obecności niepożądanych elementów, takich jak kości, chrząstki czy powięzi, niepożądane w produkcie końcowym. Dzięki metodom wizyjnym możliwe jest również wykrywanie ciał obcych niewidocznych dla oka ludzkiego. Coraz bardziej popularne w ostatnim czasie staje się na tym polu obrazowanie hiperspektralne. Jest to sposób tworzenia obrazów, łączący informacje przestrzenne z wieloma wąskimi pasmami widma elektromagnetycznego (od ultrafioletu do podczerwieni). Metoda ta pozwala na identyfikację ciał obcych na podstawie ich unikalnych „fingerprintów” spektralnych, widocznych w trójwymiarowym obrazie (wymiar x, wymiar y, długość fali). Dzięki tej metodzie możliwe jest analizowanie składu chemicznego, wilgotności, obecności ciał obcych i niepożądanych zanieczyszczeń (pochodzących z wadliwego procesu produkcyjnego lub na przykład pleśni) w produktach spożywczych.

Porcjowanie produktu
Jednym z wielu zastosowań systemów wizyjnych jest też optyczna kontrola objętości kawałków mięsa oraz przesyłanie informacji o linii cięcia do odpowiednich narzędzi tnących (noże stałe, noże obrotowe). Do celów analizy linii cięcia niezbędne są systemy 3D, bazujące na zasadzie triangulacji laserowej. Dzięki nim, możliwe jest obliczanie objętości produktu (mięsa, ryby, itp.) przemieszczającego się pod kamerą (profilometrem), a znajomość ciężaru właściwego danego produktu pozwala na jego podział na wirtualne linie cięcia, generowane w dedykowanym do tego oprogramowaniu. Systemy te produkowane są na przykład przez firmę Keyence serii LJ-X8000. Dane pomiarowe przesyłane są do kontrolera, który generuje listę parametrów do napędu noża tnącego.

Innym typowym jest bezkontaktowe ważenie mięsa już porcjowanego, na zasadzie pomiaru objętości cząstek mięsa, zliczanie wagi oraz wysyłanie informacji do systemu pakująco – etykietującego. Dzięki takiemu rozwiązaniu użytkownicy systemu zyskują na ciągłości procesu produkcyjnego, bo nie jest niezbędne zatrzymywanie linii produkcyjnej na czas ważenia produktu. Rozwiązanie to może być stosowane także w innych gałęziach przemysłu, na przykład w mleczarstwie czy przetwórstwie owocowo-warzywnym.

Rozbiór automatyczny tusz
Trudna i ciężka praca ludzka przy rozbiorze tusz z powodzeniem jest wspierana przez systemy skanowania trójwymiarowego. Umożliwiają one analizę kształtu i wielkości tuszy, w ruchu i w czasie rzeczywistym.
Dzięki temu automaty rozbiorowe lub roboty dostosowują ścieżki cięcia tak, aby zmaksymalizować efektywność i eliminować kosztowne straty surowca. Na podstawie pomiarów z systemu 3D poddanych analizie przez algorytmy sztucznej inteligencji maszyna dostosowuje trajektorie indywidualnie do każdej tuszy, przy jednoczesnym wzroście jakości, wydajności i bezpieczeństwa pracy.

Sortowanie produktów ze względu na specyficzne cechy
Kolejnym typowym zastosowaniem dla przemysłowych systemów wizyjnych jest analiza i sortowanie produktów ze względu na specyficzne cechy. Mogą być nimi waga, wielkość, kształt lub klasa jakościowa, na podstawie, której dokonywana jest klasyfikacja mięsa. Sortowanie ze względu na cechy może być rozszerzone na inne produkty spożywcze – ziarna, owoce, warzywa, wędliny czy mrożonki.

KORZYŚCI DLA UŻYTKOWNIKA płynące ze stosowania systemów wizyjnych
Przedstawione rozwiązania coraz częściej spotykane są w branży mięsnej i spożywczej. Nic dziwnego, ponieważ przynoszą wiele benefitów. Automatyczna kontrola wizyjna znacząco przyspiesza proces sprawdzania jakości, utrzymując efektywność tego procesu na stałym, najwyższym poziomie. Dzięki szybkiej identyfikacji problemów produkcyjnych pozwalają na szybką reakcję, co w prosty sposób przekłada się na minimalizację czasów przestojów. Analiza danych zbieranych przez systemy wizyjne umożliwia zapleczu technologicznemu trafne wprowadzanie zmian w procesie produkcyjnym, mogących w efekcie powodować zwiększenie wydajności.
Poprzez wizyjną kontrolę automatyczną skróceniu ulega cykl produkcyjny, poprzez eliminację czasu i etatów na inspekcję manualną, która również niesie ze sobą ryzyko pomyłek. Ewentualne defekty produktu mogą być eliminowane natychmiast, a przy kontroli 100% online, ryzyko wysyłki wadliwego towaru do użytkownika końcowego redukowane są praktycznie do zera. Wszystkie te aspekty wpływają pozytywnie na koszty produkcyjne i operacyjne, pozwalając podnieść wydajność produkcji, a przede wszystkim, utrzymanie wysokiego poziomu satysfakcji Konsumentów.

TRASKO Automatyka sp. z o.o.
Jesteśmy polską firmą z wieloletnim doświadczeniem w automatyzacji procesów produkcyjnych. W obszarze naszej działalności znajdują się nie tylko systemy wizyjne, ale przede wszystkim zrobotyzowane stanowiska automatyczne i linie produkcyjne dla branży mięsnej, spożywczej, mleczarskiej i innych. Specjalizujemy się w końcówkach linii produkcyjnych, poczynając od kontroli końcowej wyrobu, poprzez ważenie, etykietowanie i paletyzację (depaletyzację). Zachęcamy do kontaktu z nami, nasz zespół inżynierów przeanalizuje Państwa potrzeby i pomoże znaleźć i wybrać optymalne rozwiązanie.

Paweł Halicki
TRASKO Automatyka Sp. z o.o.
p.halicki@trasko.eu
www.trasko.eu

+48 783 918 120
+48 603 070 850