Как обнаружить посторонние предметы в бутылках с напитками?

Обнаружение посторонних предметов в бутилированных напитках — важнейший этап обеспечения безопасности пищевых продуктов. В настоящее время основные технологии обнаружения достигли высокой степени автоматизации, что позволяет эффективно выявлять и отбраковывать некачественную продукцию. Ниже представлены некоторые основные методы обнаружения.

Методы анализа на основе последовательности изображений: эти методы анализируют несколько изображений, снятых последовательно, пока бутылка находится в движении, используя принцип, согласно которому «посторонние объекты движутся относительно бутылки».

Двухкамерное дифференциальное и разреженное представление: один из методов заключается в размещении камер в двух разных точках производственной линии для получения изображений одной и той же перевернутой бутылки с жидкостью в разное время. Сложные алгоритмы обработки изображений (такие как эффективная калибровка области обнаружения и разреженное представление изображения) используются для выявления аномальных областей на обоих изображениях. Наконец, путём сравнения удаляются связанные области, перекрывающиеся на двух изображениях (обычно это внутренние царапины или дефекты бутылки), что позволяет точно определить оставшиеся области с посторонними предметами.

Обнаружение с последующим колебанием: Другой новый метод заключается в том, что бутылка, камера и источник света закреплены на колебательном механизме, сохраняя при этом абсолютно неподвижное относительное положение во время колебания. Таким образом, жидкость внутри бутылки плещется, вызывая перемещение посторонних объектов, в то время как камера снимает четкую и стабильную последовательность изображений. Используя анализ разницы изображений, можно легко обнаружить движущиеся посторонние объекты. Значительным преимуществом этого метода является то, что колебательный механизм может кратковременно останавливаться в определенных точках, после чего поверхность жидкости постепенно стабилизируется, но плавающие или взвешенные посторонние объекты будут продолжать медленно двигаться, что позволяет эффективно обнаруживать их, что позволяет преодолеть трудности обнаружения плавающих посторонних объектов традиционными методами.

Методы анализа на основе оптических свойств

Эти методы направлены на анализ различных реакций посторонних предметов и самой бутылки на свет.

Мультиспектральное освещение и анализ: передовая технология, использующая осветительный блок с плоской люминесцентной поверхностью. Суть её заключается в том, что свет излучается из разных точек люминесцентной поверхности, с разными направлениями излучения и в разных диапазонах длин волн. При прохождении света через контейнер дефекты на поверхности контейнера (например, царапины) и посторонние предметы внутри (например, примеси) оказывают различное воздействие на свет. Дефекты обычно вызывают преломление света под определёнными углами, в то время как посторонние предметы чаще всего вызывают поглощение или рассеивание света. После того, как камера делает снимок, система обработки изображений разделяет и оценивает информацию из разных каналов длин волн, эффективно отличая дефекты на корпусе бутылки от посторонних предметов внутри неё.

Анализ ротационного позиционирования (для высоковязких жидкостей): Для высоковязких продуктов, таких как гели, традиционный метод остановки вращения не работает из-за плохой текучести жидкости. Одним из решений является вращение прозрачного контейнера и непрерывное получение нескольких кадров изображений. Местоположение целевого дефекта извлекается из соседних кадров. Если дефект представляет собой царапину, зафиксированную на внешней стороне бутылки, ее положение на следующем кадре можно точно предсказать на основе угла и радиуса поворота бутылки, при этом прогнозируемое положение будет близко соответствовать фактическому положению. Однако, если дефект представляет собой внутренний посторонний предмет, прогнозируемое и фактическое положения будут значительно отличаться из-за его разной траектории относительно корпуса бутылки. Два местоположения можно эффективно различить, рассчитав область перекрытия между двумя положениями.

Другие технологии обнаружения

Системы рентгеновского контроля: Например, рентгеновский досмотровый аппарат использует принцип передачи рентгеновского излучения для обнаружения различных посторонних предметов, таких как металл, стекло, гравий и кости. Эта технология позволяет не только обнаруживать посторонние предметы, но и одновременно проверять целостность упаковки и полноту содержимого, что делает её идеальным решением для высокоскоростных производственных линий.

Метод «спин-стоп»: это более традиционный, но классический метод. Бутылка вращается с высокой скоростью, а затем резко останавливается. Жидкость внутри продолжает двигаться по инерции, в то время как дефект на бутылке остаётся неподвижным. Получая и анализируя изображения движущегося объекта в жидкости после резкой остановки, можно обнаружить посторонние предметы. Такие компании, как Seidonard и Bosch в Германии, обладают развитым оборудованием, основанным на этом принципе.

Как выбрать решение для обнаружения: Выбор правильного метода требует рассмотрения нескольких факторов:

Свойства жидкости: наиболее широкое применение находят водные растворы. Для высоковязких жидкостей, жидкостей с пузырьками или непрозрачных жидкостей необходимо оценить эффективность различных технологий; рентгеновская технология, как правило, более гибкая.

Скорость производства: Высокоскоростные производственные линии (например, десятки тысяч бутылок в час) требуют систем с высокой скоростью обработки.

Характеристики контейнера: материал бутылки (стекло, ПЭТ-пластик), цвет (прозрачный, полупрозрачный, темный), форма (стандартная, нестандартная), а также то, использовались ли переработанные бутылки (наличие царапин) — все это влияет на результаты обнаружения и выбор решения.

Типы посторонних предметов: Чётко определите основные типы посторонних предметов, которые необходимо обнаружить (например, металл, стекло, волосы, фрагменты насекомых и т. д.). Разные технологии обладают разной чувствительностью к разным типам посторонних предметов.

Бюджет затрат: сюда входят первоначальные инвестиции в оборудование, последующие затраты на техническое обслуживание и затраты на обучение операторов.