Исследование технологии визуального контроля картонной упаковки с помощью струйной печати на крышах зданий и ее применение.

В условиях высокоскоростного производства молочной и безалкогольной продукции каждый напечатанный струйным принтером код на картонной упаковке является не только «идентификационной картой» продукта, но и жизненно важным элементом для отслеживания качества.

В современной пищевой промышленности картонные коробки с крышкой, как распространенный вид упаковки, широко используются для упаковки жидкого молока, фруктовых соков и других продуктов. Напечатанные струйным принтером коды на этих упаковках содержат важную информацию, такую ​​как дата производства, номер партии и срок годности. Эта информация является не только важной основой для внутренней системы отслеживания качества и управления логистикой, но и необходимым звеном для защиты прав потребителей и соблюдения нормативных требований.

Однако в высокоскоростных непрерывных производственных процессах струйная печать подвержена таким проблемам, как опечатки, пропуски отпечатков, размытие и смещение. Традиционные методы ручной выборки больше не могут удовлетворить потребности современного производства в контроле качества, и системы визуального контроля струйной печати являются ключевой технологией, разработанной для решения этой проблемы.

01 Характеристики струйной печати на картонных коробках на крышах и проблемы обнаружения

Обнаружение струйной печати на картонных коробках на крыше сопряжено с уникальными трудностями. В этом типе упаковки обычно используются специальные мелованные бумажные материалы со значительной отражательной способностью поверхности, и она перемещается на производственной линии с высокой скоростью, что создает множество проблем для обнаружения струйного кода.

В отличие от жесткой упаковки, картонные коробки, размещаемые на крыше автомобиля, могут иметь незначительные деформации или неровные поверхности, что предъявляет более высокие требования к стабильности и адаптивности системы обнаружения. Скорость производства в молочной и напиточной промышленности чрезвычайно высока, обрабатываются сотни упаковок в минуту, поэтому система обнаружения должна завершать сбор, анализ и оценку в очень короткие сроки.

Система визуального контроля качества струйной печати имитирует человеческое зрение, используя оптические системы, промышленные камеры и алгоритмы обработки изображений для автоматической оценки качества струйной печати. ​​Система может определять наличие, полноту, читаемость и правильность струйного кода, включая дату производства, срок годности, штрихкоды и QR-коды.

Типы обнаружения охватывают различные типы дефектов, включая отсутствие символов, размытие, наклон, орфографические ошибки и позиционные отклонения. Для картонных коробок, размещаемых на крыше, из-за возможных складок или искривлений на поверхности система обнаружения требует более мощных средств защиты от помех и сложных алгоритмов обработки изображений.

02 Технические принципы струйной печати. ​​Системы визуального контроля.

Система визуального контроля струйной печати по сути представляет собой автоматизированное устройство обнаружения, объединяющее технологии оптической визуализации, обработки изображений и распознавания образов. Ее рабочий процесс можно разделить на четыре основных этапа: получение изображения, обработка изображения, извлечение признаков и оценка результата.

На этапе получения изображения промышленная камера в сочетании со специальным источником света быстро захватывает изображение струйного кода на поверхности продукта. Из-за особого материала верхней части упаковки система освещения обычно должна быть тщательно спроектирована для уменьшения отражений и обеспечения стабильного и надежного качества изображения.

На этапе обработки изображений система выполняет предварительную обработку, локализацию символов, сегментацию символов и распознавание полученных изображений. Ключевые технологии включают двойное выравнивание гистограммы для повышения контрастности изображения, бинаризацию для выделения области струйной печати и выделение экстремальных связанных компонентов для удаления шумовых помех.

На этапе извлечения признаков и оценки система сравнивает результаты распознавания с предварительно заданными стандартными шаблонами. Передовые методы включают моделирование и реконструкцию струйной печати, создание модели имитации струйной печати, а затем выполнение разложения полосового скелета для оценки непрерывности и однородности струйной печати.

Внедрение технологий искусственного интеллекта, таких как глубокое обучение, позволяет системе обрабатывать более сложные фоны струйной печати и более разнообразные типы дефектов, значительно повышая точность и адаптивность обнаружения.

03 Состав системы и ключевые технические элементы

Комплексная система визуального контроля струйной печати на кровельных материалах включает в себя множество ключевых компонентов, каждый из которых имеет свои специфические технические требования и функции.

Оптическая система визуализации состоит из промышленной камеры, объектива и источника света. Разрешение камеры напрямую влияет на точность обнаружения, а конструкция источника света имеет решающее значение для качества изображения. Для обнаружения упаковки на крыше часто используется источник света под определенным углом, чтобы уменьшить отражение от поверхности.

Система обработки изображений является ядром системы обнаружения, включая высокопроизводительный процессор и специализированные алгоритмы обработки изображений. Современные системы в основном используют высокопроизводительные процессоры, такие как Intel Core i7, для удовлетворения требований промышленного контроля в режиме реального времени. Скорость обработки должна достигать уровня обнаружения сотен или даже тысяч кровельных покрытий в минуту.

Алгоритмы обнаружения в основном включают функции распознавания символов (OCR), проверки символов (OCV) и распознавания штрих-кодов. Алгоритмы должны быть специально оптимизированы для распространенной струйной печати с матричной печатью и лазерной струйной печати на упаковке. Хорошая система обнаружения должна обеспечивать надежность 99-99,9%, при этом уровень ложных срабатываний должен быть ниже 0,1%.

Система управления отвечает за вывод результатов обнаружения и запуск соответствующих действий. При обнаружении дефекта струйной печати система посылает сигнал в систему управления производственной линией, активируя механизм отбраковки для удаления дефектной продукции с производственной линии.

04. Процесс обнаружения и оценка качества

Процесс визуального контроля струйной печати на кровельной упаковке начинается с получения изображения. Когда кровельная упаковка проходит через зону обнаружения, фотоэлектрический датчик запускает промышленную камеру для захвата изображения зоны струйной печати. ​​Этот процесс требует точного контроля времени, чтобы обеспечить получение изображения в оптимальном положении упаковки.

После получения изображения система выполняет предварительную обработку для улучшения качества изображения, включая повышение контрастности, фильтрацию шума и коррекцию изображения. Также выполняется геометрическая коррекция для устранения влияния перспективных искажений, что позволяет устранить потенциальные деформации в упаковке крыши.

На этапе оценки качества система анализирует изображение в два этапа: сначала выполняется общее сопоставление изображений. Если степень сопоставления выше заданного порогового значения (например, 99,9%), изображение сразу считается соответствующим требованиям; если степень сопоставления ниже более низкого порогового значения (например, 40%), изображение считается не соответствующим требованиям; в промежуточных случаях система переходит к этапу анализа на уровне символов.

При анализе на уровне символов система отделяет отдельные символы от изображения, напечатанного струйным принтером, и выполняет оптическое сопоставление символов с предварительно сохраненными шаблонами символов. Сравнивая каждый символ по отдельности, она может точно определить отсутствующие, размытые или некорректные символы.

Наконец, система генерирует отчет об оценке качества на основе результатов анализа и записывает такую ​​информацию, как тип дефекта, время и место его возникновения. Эти данные предоставляют ценную информацию для управления качеством продукции, помогая отслеживать состояние струйного печатного оборудования и выявлять необходимость оптимизации параметров процесса.

05 Технические преимущества и ценность применения

Система визуального контроля при струйной печати предоставляет множество преимуществ в производстве кровельной упаковки, значительно повышая качество и эффективность производства.

По сравнению с традиционным ручным контролем, система визуального контроля обладает преимуществами высокой согласованности и надежности. Система не подвержена влиянию человеческого фактора, такого как усталость и эмоциональные перепады, и способна выявлять едва заметные дефекты, которые трудно обнаружить невооруженным глазом, с чрезвычайно высокой точностью и стабильностью.

С точки зрения эффективности обнаружения, скорость работы системы синхронизирована с производственной линией, что позволяет обрабатывать сотни или даже тысячи упаковок кровельных материалов в минуту, избегая узких мест в производстве, вызванных низкой скоростью контроля. Высокая скорость обнаружения позволяет производителям осуществлять 100% полный контроль качества, значительно снижая риск попадания бракованной продукции на рынок.

С точки зрения контроля качества, система может в режиме реального времени обнаруживать и удалять некачественную продукцию, предотвращая серьезные проблемы, такие как смешивание продукции и попадание на рынок дефектной продукции из-за ошибок струйной печати, что эффективно снижает риски для качества и затраты компании на отзыв продукции.

Кроме того, подробные данные, полученные с помощью системы, служат основой для оптимизации производственного процесса. Анализируя эти данные, можно выявить первопричины, такие как износ струйного печатного оборудования, колебания качества чернил или незначительные вибрации оборудования производственной линии, что позволяет осуществлять непрерывную оптимизацию производственного процесса. 06 Перспективы применения и тенденции развития в промышленности

В условиях стремительного развития Индустрии 4.0 и интеллектуального производства, системы печати на картонных коробках и визуального контроля, устанавливаемые на крышах зданий, развиваются в направлении повышения интеллектуальности и интеграции.

Применение технологий глубокого обучения и искусственного интеллекта позволит системе контроля обладать возможностями самообучения и оптимизации. Система сможет накапливать исторические данные, непрерывно оптимизировать алгоритмы обнаружения и адаптироваться к новым типам дефектов печати и сложным условиям окружающей среды.

В будущем системы контроля качества перестанут быть изолированными блоками обнаружения и станут важным узлом в промышленном интернете вещей (IIoT), органично интегрируясь с такими системами, как MES (системы управления производством) и ERP (системы планирования ресурсов предприятия). Данные обнаружения будут загружаться в облако в режиме реального времени, что позволит осуществлять управление полным жизненным циклом и удаленный мониторинг данных о качестве.

С точки зрения интеграции технологий, для дальнейшего повышения возможностей обнаружения в этом особом типе упаковки — картонных коробках с крышей — могут быть внедрены технологии мультиспектральной визуализации и 3D-зрения. Например, 3D-зрение может лучше выявлять неровности поверхности упаковки, а мультиспектральная визуализация — определять характеристики различных чернил и материалов.

Благодаря технологическому прогрессу, сфера применения систем печати и визуального контроля расширится от простого обнаружения наличия до комплексной оценки качества, позволяющей не только определить, завершена ли печать, но и оценить влияние качества печати на весь жизненный цикл продукта.

По мере развития технологии «Индустрия 4.0» системы печати и визуального контроля перестанут быть просто инструментами контроля качества, а станут ключевыми узлами в экосистеме интеллектуального производства. Они будут легко интегрироваться с MES, ERP и другими системами, создавая полную систему отслеживания качества цепочки от производства до логистики.

Для производителей картонной упаковки, размещаемой на крышах зданий, инвестиции в передовые системы печати и визуального контроля — это не только мера по повышению качества продукции, но и стратегический выбор для построения цифровой фабрики и достижения интеллектуальной трансформации. Будущие системы визуального контроля будут более интеллектуальными и адаптивными, способными справляться со сложными и постоянно меняющимися производственными условиями, создавая устойчивую ценность для предприятий.