Контроль герметичности крышек, уровня жидкости и струйной маркировки PET-бутылок Maotong: машинное зрение для интеллектуального контроля качества на линиях розлива напитков

Введение

На современных высокоскоростных линиях розлива PET-бутылок для напитков, минеральной воды и бытовой химии качество герметизации крышек, точность уровня жидкости и правильность струйной маркировки являются тремя ключевыми показателями качества продукции. Традиционный ручной выборочный контроль не только неэффективен, но и подвержен пропускам и ложным срабатываниям, что не соответствует современным производственным мощностям, достигающим десятков тысяч бутылок в час.

Компания Jinan Maotong Testing Equipment Co., Ltd. (далее «Maotong»), используя свой обширный опыт в области машинного зрения, разработалаИнтеллектуальную систему визуального контроля герметичности крышек, уровня жидкости и струйной маркировки PET-бутылок(Патент №: ZL 2021 2 1434511.6). Это бесконтактное, высокоскоростное и высокоточное решение для онлайн-инспекции создает надежную линию обороны контроля качества для линий розлива PET-бутылок.

I. Обзор системы

Система инспекции укупорки крышек, уровня жидкости и струйной маркировки PET-бутылок Maotong представляет собой интегрированное онлайн-устройство интеллектуального визуального контроля, которое объединяетинспекцию внешнего вида крышек, инспекцию уровня жидкости и OCR-распознавание символов струйной маркировкив единый блок. Система устанавливается на конвейерной линии после укупорочной машины и работает синхронно с производственной линией, выполняя 360-градусную, всестороннюю, реальную проверку качества каждой проходящей PET-бутылки, автоматически отбраковывая несоответствующую продукцию.

Основные технические характеристики

II. Три основные функции контроля

2.1 Контроль герметичности крышки

Герметичность крышки является первым контрольным пунктом качества в упаковке ПЭТ-бутылок. Система Maotong использует многокамерную матрицу для получения 360-градусных изображений крышки бутылки, точно выявляя следующие дефекты крышки:

• Отсутствие крышки: Крышка не нанесена на горлышко бутылки

• Высокий колпачок: Колпачок затянут не полностью, расположен выше стандартного уровня

• Кривой колпачок: Колпачок наклонен, не совпадает с горлышком бутылки

• Сломанный мостик: Предохранительный соединительный мостик сломан

• Сломанное кольцо: Предохранительное кольцо отсутствует или сломано

• Смешанный/чужой колпачок: Тип, цвет или форма колпачка не соответствуют стандарту

• Выпуклость на верхушке крышки: Аномальное выпячивание на верхушке крышки

Система поддерживает проверку стандартных крышек 28 мм, крышек 38 мм, двухслойных крышек и других нестандартных типов крышек. Она оснащена функциейсамообучения стандартным крышкам, что позволяет быстро адаптироваться к требованиям смены различных типов бутылок.

2.2 Контроль уровня жидкости

Точность уровня розлива напрямую влияет на соответствие нетто-содержимого продукта и права потребителей. Система Maotong использует уникальнуюконструкцию оптического пути и технологию компенсации пены для эффективного преодоления помех, таких как пузырьки на поверхности жидкости и отражения, обеспечивая высокоточный контроль отклонений уровня жидкости:

• Обнаруживает, находится ли уровень розлива в пределах стандартного допуска

• Выявляет несоответствующую продукцию с чрезмерно высоким или низким уровнем жидкости

• Алгоритм компенсации пены повышает точность контроля и снижает количество ложных отбраковок

2.3 Проверка струйной печати (распознавание символов OCR)

Коды струйной печати являются критическими идентификаторами в системах отслеживания продукции, и их полнота и читаемость имеют первостепенное значение. Система Maotong интегрирует мощныйдвижок распознавания символов OCRдля проведения всесторонней проверки кодов струйной печати на поверхности бутылок:

Система предоставляетгибкую функцию обучения OCR-символов. Пользователям нужно лишь один раз ввести правильную последовательность символов и инициализировать правильный формат; впоследствии система достигает точного обнаружения отсутствующих символов с помощью статистической реконструкции.

III. Технические принципы и архитектура системы

3.1 Рабочий процесс

Рабочий процесс системы проверки герметичности крышек, уровня жидкости и струйной маркировки PET-бутылок Maotong выглядит следующим образом:

PET-бутылка поступает на станцию проверки
        │
        ▼
Запуск датчика машинного зрения ──→ Камера делает снимок продукта
        │
        ▼
Передача изображения по гигабитной сети ──→ Блок обработки изображений анализирует
        │
        ▼
Извлечение признаков и сравнение с эталонными шаблонами
   ┌────┴────┐
   ▼         ▼
 Годен    Брак
   │         │
   ▼         ▼
 Нормальный    Сигнал отбраковки выхода ──→ Активация устройства отбраковки + Сигнализация
 проход

3.2 Основная технология позиционирования

Система использует двухалгоритмическую архитектуру, сочетающуюпозиционирование по краевым признакам и позиционирование по информации изображения:

1. Позиционирование по краевым признакам: Обеспечивает быстрое позиционирование цели путем извлечения контурных признаков краев крышки, поверхности жидкости и области струйной печати. Точное позиционирование зоны контроля возможно даже при отсутствии символов.

2. Позиционирование по информации изображения: Использует общую информацию изображения для вспомогательного позиционирования, повышая стабильность позиционирования в сложных условиях эксплуатации.

Два алгоритма работают синергетически, предлагая значительные преимущества:высокая скорость позиционирования, высокая точность и высокая степень точности, одновременно обнаруживая размытость символов и степень смещения позиции.

3.3 Алгоритм сегментации и обнаружения символов

Для OCR-распознавания струйных кодов система использует интеллектуальную стратегию сегментации символов:

• Выполняетанализ стабильных характеристикна выступающем положении каждого символа

• Достигаетточное сегментирование символовчерез настройку параметров

• После ввода правильного формата при инициализации достигается непрерывное обнаружение черезстатистическая реконструкция

• Автоматически адаптируется к различным шрифтам, размерам шрифта и стилям струйной печати

3.4 Механизм защиты от ложного отклонения

Условия освещения в промышленных средах сложны и изменчивы. Система Maotong включает несколько механизмов защиты от ложных отказов:

• Предварительная обработка окружающего света: Выполняет предварительную обработку интенсивности окружающего света в реальном времени для устранения влияния колебаний освещения

• Адаптивность к освещению: После фиксации параметров проверки система автоматически адаптируется к незначительным изменениям освещения и фокусного расстояния

• Быстрая отладка: Упрощенная отладка после фиксации параметров, снижающая порог работы для операторов

3.5 Проектирование аппаратной архитектуры

На аппаратном уровне система используетреализацию аппаратной схемы(а не встроенная операционная система). Такая конструкция обеспечивает два ключевых преимущества:

• Высокая производительность в реальном времени: Аппаратная обработка гарантирует миллисекундный отклик для захвата, анализа и сигналов отбраковки изображений

• Высокая стабильность: Избегает потенциальных зависаний и сбоев, связанных с встроенными операционными системами

В сочетании с промышленная система охлаждения кондиционирования воздуха, оборудование сохраняет стабильную производительность при длительной непрерывной эксплуатации, эффективно продлевая срок службы.

IV. Особенности и преимущества системы

4.1 Сверхвысокая скорость проверки

Скорость проверки достигает до 90 000 бутылок/час, что соответствует требованиям онлайн-проверки самых быстрых линий розлива напитков, доступных в настоящее время, обеспечивая настоящий «100% контроль», а не «выборочный контроль».

4.2 Бесконтактный неразрушающий контроль

Весь процесс использует оптическую визуализацию без какого-либо физического контакта с продуктом, что исключает повреждения. Это особенно подходит для отраслей со строгими гигиеническими требованиями, таких как производство продуктов питания и напитков.

4.3 Полная прослеживаемость данных

Система автоматически сохраняет фотографии осмотра каждого проверенного продукта. Продолжительность хранения настраивается, а формат хранения может гибко корректироваться в соответствии с требованиями заказчика. Эта функция обеспечивает всестороннюю поддержку данных для отслеживания качества, обработки жалоб клиентов и оптимизации процессов.

4.4 Интеллектуальное человеко-машинное взаимодействие

• Многоуровневое управление правами доступа: Поддерживает настройку прав пользователей с иерархическим контролем доступа

• Статистика данных в реальном времени: Светодиодный/ЖК-дисплей отображает данные проверки и статистические результаты в реальном времени

• Смена типа бутылки одним касанием: Опциональное полностью автоматическое подъемное устройство автоматически регулирует высоту и параметры оборудования после смены типа бутылки

4.5 Промышленная защитная конструкция

• Вся установка изготовлена изнержавеющая сталь 304, обеспечивая высокую адаптацию к окружающей среде

• класс защиты IP65, эффективно устойчив к водяным брызгам и пыли

• Компактная конструкция шкафа облегчает интеграцию дополнительных модулей контроля (например, контроль посторонних предметов, весовой контроль)

V. Сценарии применения

Система контроля герметичности крышек PET, уровня жидкости и струйной маркировки Maotong широко применяется в следующих областях:

Место установки

Стандартное место установки —после укупорочной машины, где завершена укупорка крышек, окончательно установлен уровень жидкости и нанесены струйные коды — оптимальная станция для комплексного контроля качества.

VI. Сравнение с традиционными методами контроля

VII. Рекомендации по выбору и внедрению

7.1 Оценка предварительного выбора

Перед приобретением оборудования для визуального контроля предприятиям рекомендуется провести комплексную оценку по следующим направлениям:

1. Тип продуктаСпецификации бутылок, типы крышек, метод струйной маркировки (струйный/лазерный)

2. Требования к функциям инспекции: Четко определите необходимые элементы проверки (герметичность крышки/уровень жидкости/струйная маркировка/этикетки и т.д.)

3. Скорость производственной линии: Текущая и планируемая скорость производственной линии для обеспечения соответствия возможностей оборудования требованиям

4. База данных продукции: Подготовьте стандартные образцы и типичные образцы дефектов для обучения и настройки системы

5. Условия установки: Оцените пространство на месте, условия освещения, сетевые интерфейсы и т.д.

7.2 Процесс внедрения

Maotong предоставляет полный спектр услуг от настройки оборудования до послепродажного обслуживания:

Анализ требований ──→ Разработка решения ──→ Настройка оборудования ──→ Монтаж и пусконаладка ──→ Обучение операторов ──→ Послепродажное обслуживание

7.3 Рекомендации по использованию

• Регулярно очищайте объективы камер и источники света для поддержания четкого изображения

• Периодически калибруйте параметры контроля для обеспечения точности проверки

• Своевременно обновляйте библиотеку символов OCR для адаптации к изменениям содержимого струйной печати

• Используйте сохраненные данные контроля для анализа процессов с целью непрерывной оптимизации процессов розлива и укупорки на upstream-этапах

VIII. Отраслевые тенденции и перспективы

С углублением Индустрии 4.0 и интеллектуального производства контроль качества на линиях розлива PET-бутылок эволюционирует от «ручного отбора проб» к «автоматическому полному контролю» и далее к «интеллектуальному прогнозированию». Система контроля герметичности крышек, уровня жидкости и струйной маркировки PET-бутылок Maotong представляет собой текущий технологический рубеж. Будущие тенденции развития включают:

1. Интеграция глубокого обучения ИИ: Внедрение алгоритмов глубокого обучения для повышения способности распознавания и обобщения сложных дефектов

2. Анализ качества больших данных: Достижение прогнозирования тенденций качества и рекомендаций по оптимизации процессов за счет анализа массивных данных контроля

3. Полный контроль производственной линии: Переход от контроля на одной станции к многостанционному совместному контролю на всей производственной линии

4. Облачные удаленные операции: Поддержка удаленного мониторинга, раннего предупреждения о неисправностях и обновлений OTA

5. Интеграция цифровых двойников: Глубокая интеграция с заводскими системами MES/ERP для создания цифровых двойников продукции

Заключение

Система контроля укупорки крышек, уровня жидкости и струйной маркировки PET от Maotong с ее сверхвысокой скоростью проверки90 000 бутылок/час, IP65промышленной степенью защиты изапатентованнымитехническими возможностями обеспечивает надежное, эффективное и интеллектуальное решение для контроля качества на линиях розлива PET. От внешнего вида крышек до уровня налитой жидкости, от распознавания струйной маркировки до отслеживания данных — Maotong ставит технологии машинного зрения в центр, предоставляя предприятиям возможность достичь всестороннего контроля качества продукции и его непрерывного улучшения.

В новую эпоху производства, где «качество — это жизнь», выбор зрелой системы онлайн-контроля зрения — это не только ответственность перед потребителями, но и отражение ключевой конкурентоспособности предприятия. Maotong — защита качества с помощью технологий, движение в будущее с инновациями.