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可信赖的技术
来源: fbe-china.com作者: Kenny Fu 时间:2019-09-18 14:04:12点击:2517

可信赖的技术

制造商们越来越依赖机器视觉来保障供应链安全和保证消费者健康。

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视觉技术使用一组未与像素网格绑定的边界曲线来识别物体的几何形状。

食品安全丑闻继续占据亚洲新闻头条。据亚洲新闻台报道,在被勒令将21种食用油产品退出市场之后,总部位于台湾的顶新国际集团于2013年11月公开致歉。

根据南华早报的报道,这些产品掺有铜叶绿素,一种明令禁用的着色剂,长期食用可能伤害肝脏。顶新声称,公司并不知晓添加禁用添加剂。卫生官员表示,如果调查证明事实并非如此,该集团可能面临3亿元新台币的罚款。还有其他几家公司卷入此次丑闻,包括福寿实业、泰山企业和长基食品厂等。

安全第一

在食品和饮料(餐饮)行业,如果未能达到安全法规要求和标准,制造商们会受到苛责。市场玩家们肩负双重责任:确保产品符合地方当局的要求;以及在发生损害消费者安全的违法行为时迅速将产品下架。

至于后者,制造商必须确定污染源,以及产品已分配至供应链上的什么位置。如果没有合适的跟踪和追踪系统,这将最终成为一件繁琐和费劲的事情。但是,视觉系统能够通过有效地促进跟踪过程,来帮助设施所有人满足法规要求。与传统方法相比,它能够更快速和精确地确定受污染产品的来源。通过确保迅速从供应链上排除受污染产品,可降低消费者遭受的风险。因此,可以通过降低潜在召回的影响——以及帮助供应链在更短时间内恢复正常运行,来减轻产品召回造成的资金紧张、危机和困难。

在生鲜农产品行业,包装商经常要处理生产线上混合的各种不同包装类型。客户一般有自己的纸箱设计,加工厂将农产品装入不同的纸箱内。生产线操作员通常用橡皮印章在每个纸箱侧面盖上相关规格,比如商品、子类、尺寸和数量等。自动识别各种不同的包装设计和提供农产品信息的手戳,是公司面临的挑战。难点在于,必须自动读取橡皮印章和识别与包装设计关联的产品。另外,还要自动生成包含所有信息的标签,以人工可读格式的二维码格式,贴到箱子侧面。

可靠读取

PatMax图案识别技术可一致识别箱子设计及手戳,最终解决了上述问题。该技术还能读取日期,即使箱子位置和朝向不同,以及环境照明和其他变量发生改变。

该系统的操作基于全球贸易项目代码(GTIN),能够识别不同包装级别的贸易项目,包括项目、箱子及托盘等。按照目前的最佳做法,品牌商根据诸如商品、子类、尺寸、数量原产地、种植者和包装商等信息,给各种类型的箱子都分配一个14位数字的GTIN代码。GTIN代码和批号都采用人工可读的形式,并编成每个箱子上的条形码。接下来,每个处理者都需有能力读取和存储接收到的每个箱子的GTIN和批号。如果产品出现问题,公司可以用这个方法一步步快速追溯到受影响商品的来源。

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视觉系统能够通过有效地促进跟踪过程来帮助工厂满足法规要求。

这种自容式系统利用机器视觉来区分不同类型的包装和印章,精确度近乎完美。它能够识别及核实诸如运输集装箱类型、品名和尺寸等属性;并将信息传给数据库处理。前后追踪功能以及生产数据都安全地储存在平台上,提供报告,能够根据需要追踪供应链的任何环节。

视觉解决方案将自定义Visual Basic人机接口(HMI)与VisionPro视觉工具相结合,来识别包装的设计和印章。主要工具为PatMax的零件和特征定位工具。它利用几何图案比对技术,可靠精确地识别及定位图案。

需考虑的变量

确保照明和相机角度正确,也是视觉应用成功的必要条件——有时难以在普通加工厂内实现。时段以及相应的太阳位置和云层覆盖,都会影响环境照明。由于无法精确定位生产线上的盒子,每个盒子与相机之间的距离将有所不同。另外,每个盒子的朝向也不尽相同。

为了应对这些挑战,采用匹配有120W发光二极管(LED)频闪灯的以太网相机。由于光线非常明亮而且漫射好,它能够适应盒子类型的巨大差异。

许多情况下,相机需能够读取盒子的多个侧面,例如读取盒子每个侧面上的手戳,以及另一个侧面上表明包装类型的图片。为此,可以调整相机的朝向角度,使其能够读取多个侧面。

这种系统设计用于工业环境,自带手柄可满足32英寸竖向调整。它通常可以接受6英寸的偏差,不会影响准确性。它还包括独立的输入/输出功能,以方便与可编程逻辑控制器(PLC)进行通信,并具有以太网输出功能,以便连接打印机和数据库系统。

命令和控制

越来越多工厂利用以太网的灵活性和开放性,来加强他们的核心制造骨干网络,网络安全也随之成为日益担忧的重要话题。具有因特网功能的控制系统,可以无缝集成到企业资源规划 (ERP)系统和制造执行系统(MES)。就这点而言,有必要增加安全措施来防护关键任务数据和运行参数。

康耐视目录服务器(CDS)软件1.0版是为In-Sight视觉系统同用而设计的。该软件套件对管理此类技术的安全起着重要作用。作为整体企业信息安全构件的一部分,CDS对全网所有用户集中进行授权和验证控制。CDS采用诸如LDAP、SSL和HTTPS等行业标准IT基础设施和协议来保障网络安全。当用户尝试登陆视觉相机时,证书会传到CDS进行验证。然后,将用户特定许可传回给相机。服务器能够自定义各个用户的访问许可,帮助确保视觉系统设置的完整性以及生产质量和安全。

通过工作参数、相机设定、出口商维护功能和其他准则,可以对系统访问权进行自定义。CDS是对现有产品的补充,比如记录系统参数更改和用户登录的审计消息服务器等。它还与TestRun工具配合使用,确认对应用参数的更改。

企业客户能够利用CDS软件来保护敏感信息和遵循行业法规,比如21 CFR第11部分验证的合规。通过这种方式,可以有效地管理整个工厂内的多个视觉系统,帮助降低安装和维护成本。

事情不像初看到的那样简单

由于许多变量可能影响视觉系统中工件的呈现方式,图案比对可能会是一项有挑战性的任务。传统图案比对技术依靠通常称为“归一化相关”的像素网格分析过程,寻找工件的灰度模型或参考图像与图像各部分之间的统计相似点,来确定工件的X/Y轴位置。虽然这种方式在某些情况下有效,但其工件寻找能力和定位精度有限。对于生产线上工件外观各异(比如工件角度、尺寸和阴影等的变化等)的情况更是如此。相反,PatMax技术通过一组未与像素网格绑定的边界曲线,来识别物体的几何形状。然后,它在图像中寻找相似形状,不用依靠具体灰度级。这样就提高了寻找工件的能力,而忽略了角度、尺寸和阴影的变化。

智能学习

一段时间之后,通常会向生产线添加不同包装和印章。因此,视觉系统需要能够识别新的箱子设计和印章。操作员只需将新加入的盒子放在相机前面,再按HMI上的“学习”按钮。

然后,HMI显示盒子的图像,在图像上叠加三个窗口。每个窗口显现PatMax检测工具细查过的区域。操作员微调工具,让它们覆盖需检测的区域。这些通常是与众不同的设计特色,用以区分箱子设计以及表明产品子类、尺寸和数量的印章。

试验期间,盒子与印章的读取成功率超过99.5%。唯一未被读取的箱子的印章要么遗漏了,要么严重受损。

不实陈述

《日本时报》11月份报道的食物标签丑闻使日本食品业受创。调查发现,许多大酒店和大百货公司的餐厅菜谱上都有虚假陈述的食品项目。阪急阪神酒店董事长宣布辞职,并承认餐厅员工故意将菜谱上的昂贵食材替换成廉价食材。

包装食品业可能出现贴错标签的问题。不管有意或者意外,贴错标签的产品可能给消费者健康造成威胁,给制造商带来重创。其中一种可能发生的情形是,消费者对某些食材过敏。如果包装上的标签有误,产品可能被误食,造成健康受损甚至死亡。

机器视觉技术可以预防这些事件。它能够准确检查快速移动生产线上的产品。它确保每个产品项目都有正确的标签,且标签位于包装上的正确位置。另外,机器视觉确保不存在“双标签”,即误将一个标签贴在另一个上面。

该技术还能检测包装的完整性。例如,在装瓶操作时,它核实每个容器都有对应的盖子,并且盖子正确拧上。这个问题在合同制造领域更加严重,因为工厂为多个不同品牌制造产品。有效的视觉系统能够在该批产品进入超市之前发现错误。这样可以防止合同制造商和相关品牌的声誉受损。

超越国界的挑战

据《澳大利亚网络新闻》报道,截止2020年,日本计划将其农产品、海产品和林产品的货运量翻一番。但是,由于担心福岛事故的核污染,该国声誉已严重受损。澳大利亚政府已对来自受灾区域的产品进行限制,来着这些地方的任何食品都需要接受实验室检测。
这些挑战凸显了制造商出口市场对供应链安全的需要。自然,这些海外市场都有需要遵循的安全法规。至于日本,安全产品的制造商们希望将他们的食物产品与受核辐射区域的食品区别开来。能够从源头到市场全程追踪产品,有助于制造商展示其对消费者健康和安全的承诺。

可以借助一维条形码和二维码以及基于图像的读码器来实现这一目标。餐饮制造商可以利用这些技术,更加有效地跟踪原料来源、库存量和半成品等。也可以在成品出库后沿供应链向下精确追踪。假如下游中间商和零售商也利用该技术,则可以对产品一直追踪到消费者。

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有时候需要生成包含人工可读和二维条码格式信息的标签。

一切尽在掌握

当随时知晓所有产品组件的位置时,便提高了效率。可追溯性确保始终对正确项目进行加工。还可以立即诊断出瓶颈,以进行工艺改进。可追溯性还有助于跟踪供应链上的批量、批次和单个项目,以降低因产品污染导致的召回成本。

在许多亚洲政府都在盯着食物安全时,食品包装商和制造商需要确保他们的产品满足法规要求。至于那些服务出口市场的,由于各国都有自己的法规要求,情况变得更加复杂。因此,诸如机器视觉等先进技术对饮食行业的生产企业大有裨益,确保他们的产品可安全食用。在供应链安全领域,可利用基于图像的读码器来追踪原料、半成品和成品等。通过采用这些机制,制造商可提高他们的生产工艺,向市场交付安全、质量和放心的产品。

作者信息:Didier Lacroix是康耐视公司国际销售和服务的高级副总裁

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