Технологии машинного зрения Cognex для пищевого производства

Опубликовано в номере:
PDF версия
Компания Cognex — один из ведущих поставщиков решений на базе систем и технологий машинного зрения, позволяющих повысить эффективность на разных этапах пищевого производства путем контроля целостности упаковки, отслеживания серийной продукции на пути от производителя до розничных торговых точек, обеспечения точности маркировки с помощью верификации штрихкодов и распознавания символов и др. Обзору доступного оборудования и его возможностей посвящена данная статья.

В пищевом производстве с его высокими скоростями и большими объемами выпуска продукции применение технологий машинного зрения и идентификации становится необходимым. Инструменты контроля на основе машинного зрения позволяют обеспечивать корректность внешнего вида продукта, его содержимого и маркировки в течение всего производственного процесса. Рассмотрим подобные решения от компании Cognex.

видеодатчик

Рис. 1. Видеодатчик Cognex In-Sight 2000

 

Видеодатчики Cognex In-Sight 2000 Color

Видеодатчики Cognex In-Sight 2000 предназначены для решения простых задач по предупреждению ошибок. В пищевой и упаковочной отраслях датчики цветового зрения In-Sight 2000 (рис. 1) способны инспектировать качество упаковки (находить ошибки и дефекты), наличие заданных элементов дизайна, корректность наполнения лотков и коробок (рис. 2), крышки (рис. 3), этикетки, створки коробок, коды даты и номера партии товара (рис. 4), тем самым обеспечивая безопасность клиентов и защищая репутацию бренда.

Рис. 2. Наполнение лотков и коробок с использованием видеодатчиков

Линейка In-Sight 2000 включает как монохромные модели, так и модели с цветным зрением (табл. 1). Вместо системы подсчета монохромных пикселей используется инструмент Color Pixel Count для подсчета цветных пикселей, что расширяет диапазон доступных прикладных задач. Цветная модель видеодатчика In-Sight 2000 также предусматривает определение наличия/отсутствия и контроля цвета. Инструменты видеодатчика имеют простую настройку и используют точную цветовую обработку для обнаружения даже минимальных цветовых различий.

видеодатчик

Рис. 3. Контроль соответствия крышек цвету бутылки/напитку

видеодатчик

Рис. 4. Проверка целостности и нанесения в нужном месте напечатанных кодов и других элементов упаковки

Таблица 1. Технические характеристики видеодатчиков In-Sight 2000
Модели IN-SIGHT 2000
2000-110 2000-120 2000-130 2000-120C 2000-130C
Интерфейс пользователя In-Sight Explorer EasyBuilder, Cognex VisionView ПО и панель оператора VisionView 900
Устройство формирования изображений, тип – 1/3 дюйма, CMOS монохромный монохромный монохромный цветной цветной
Объективы, тип M12 / крепление S-Mount стандарт: 8 мм; дополнительно: 3,6 мм, 6 мм, 12 мм, 16 мм, 25 мм
Разрешение 640×480 (стандарт) + + + + +
640×480
(2× увеличение)
+ + + +
800×600
(2× увеличение)
+ +
Подсветка стандарт диффузная белая кольцевая светодиодная подсветка (белый свет)
дополнительно красная, синяя и инфракрасная светодиодные кольцевые подсветки и фильтры объектива, поляризатор поляризатор
Максимальная скорость захвата, кадр/с 40 75 75 55 55
Режим увеличения изображения
Местоположение деталей образ + + + + +
кромка, окружность + +
Проверка деталей образ + + + + +
кол-во пикселей оттенки серого оттенки серого цвет цвет
яркость / контраст + + + +
кромка + +
Измерение
и подсчет
расстояние/ угол / диаметр окружности + +
образ / кромка +  +
Средства передачи данных
и ввода/вывода
протоколы EtherNet/IP,  PROFINET, SLMP, SLMP Scanner, Modbus TCP, TCP/IP, UDP, FTP, Telnet (основной режим), RS-232
разъемы M12 – промышленный Ethernet, M12 питание и ввод/вывод (1)
входы/ выходы для пускового механизма, вход общего назначения (1), выходы общего назначения (4)
Механические характеристики габариты прямая конфигурация корпуса: 92 мм (3,61″) × 60 мм (2,38″) × 52 мм (2,05″);
угловая конфигурация корпуса: 61 мм (2,42″) × 60 мм (2,38″) × 52 мм (2,05″)
вес 200 г
материал / защита крашеный алюминий, IP65
Эксплуатационные характеристики питание 24 В пост. тока ±10%, 48 Вт (2 А) макс. при наличии освещенности
температура 0 …+40 °C (32…104 °F)

Серия In-Sight 2000 оснащена комплексной высококачественной системой формирования изображений, состоящей из сменного объектива и светодиодной кольцевой подсветки для прямого освещения (рассеянного по всему изображению), которая устраняет необходимость в дорогостоящем наружном освещении. Линзы объектива и цвет кольцевой подсветки можно менять в зависимости от задачи.

Преимущества In-Sight 2000:

  • видеоресурсы In-Sight, обеспечивающие надежный контроль в единой среде настройки;
  • простая установка с помощью EasyBuilder (интуитивно понятный интерфейс настройки);
  • сменные освещение и оптика адаптируются к любой производственной линии без дополнительной подсветки;
  • модульная конфигурируемая конструкция корпуса (прямая или под углом), которая обеспечивает гибкость монтажа в условиях ограниченного пространства;
  • интерфейс оператора VisionView с сенсорным экраном для просмотра результатов инспекции и настройки, а также сохранения полученных данных.

Инструменты цветного зрения используются для идентификации и проверки объектов на основании данных о цветах. Также с их помощью можно измерять количество имеющихся в наличии пикселей цвета или группы цветов. Усовершенствованная технология цветного машинного зрения обеспечивает точность даже при изменении освещения, которое может создать проблемы при использовании традиционных инструментов.

Технические характеристики видео­датчиков серии In-Sight 2000 приведены в табл. 1. Выбирая модели для цветных приложений, следует прежде всего определить, может ли задача быть решена в оттенках серого. Большинство объектов с цветными элементами не нуждается в «цветном» датчике, тем более черно-белые изображения значительно четче, чем цветные. Также скорость захвата изображения у формирователя цветного изображения ниже, чем у черно-белого.

видеодатчик

Рис. 5. Проверка наличия вишневого (слева) и апельсинового (справа) напитков в правильном порядке с помощью ч/б модели

Если в прикладной задаче требуется проверка цвета, при которой датчик должен установить его наличие или отсутствие в зоне распознавания, в ряде случаев все равно можно использовать черно-белую модель (рис. 5). Но идентификация цвета, т. е. определение, какой именно цвет присутствует в зоне распознавания, доступна только в модели датчиков IS2000 Color (рис. 6).

видеодатчик

Рис. 6. Проверка наличия товаров красного, синего, желтого и зеленого цветов в правильном порядке с помощью цветной модели

 

Считыватели штрихкодов Cognex DataMan 70

В 2017 г. Cognex дополнил линейку считывателей штрихкодов и 2D-кодов экономичной моделью DataMan70 (рис. 7). Этот компактный стационарный считыватель решает типовые задачи высокоскоростного считывания одно- и двухмерных штрихкодов на этикетках, контролируя качество, безопасность и целостность упаковки пищевой продукции.

Cognex DataMan 70

Рис. 7. Считыватель Cognex DataMan 70

Линейка DataMan включает модели 70S/72S для считывания штрихкодов и 2D-кодов на медленных скоростях (макс. 2 кадр./сек.), 70L/72L для вертикально и горизонтально ориентированных штрихкодов, 70QL/72QL для всенаправленного считывания штрихкодов и 70Q/72Q для штрихкодов и 2D-кодов c максимальной скоростью 45 кадр./с. Более подробно технические характеристики представлены в табл. 2.

Таблица 2. Технические характеристики считывателей серии DataMan 70
Модели серии DataMan 70 70S 70L 70QL 70Q 72S 72L 72QL 72Q
Одномерные и многоуровневые коды  •  •  •  •  •  •  •  •
Всенаправленное считывание одномерных штрихкодов  •  •  •  •  •  •
Двухмерные коды на этикетках  •  •  •  •
Алгоритмы 1DMax HotBars 1DMax

HotBars

IDQuick

1DMax HotBars IDQuick 1DMax HotBars 1DMax

HotBars

IDQuick

1DMax HotBars IDQuick
Разрешение изображения кадровый фотозатвор (752×480) кадровый фотозатвор (1280×960)
Датчик изображения 1/3 дюйма, CMOS
Захват изображений 60 кадр/с
Максимальная скорость декодирования 2 в секунду 45 в секунду 2 в секунду 45 в секунду
Устройство наведения 2 зеленых светодиодных индикатора
Варианты объективов 6,2 мм; f 7.0; трехпозиционный объектив со стандартной или широкой настройкой фокусного расстояния
Освещение Четыре красных светодиода с независимым управлением
Отдельный ввод/вывод USB: Н/Д дополнительный кабель для последовательной передачи данных 1 вход / 1 выход
Средства вывода сведений о состоянии светодиод на считывателе: зеленый (правильные показания) или красный (без показаний)
Питание 5–24 В пост. тока или шина USB с питанием 2,5 Вт
Передача данных встроенный порт USB-C (RS-232 с дополнительным кабелем)
Материал пластик (поликарбонат)
Размеры 42,4×22,2×35,8 мм
Масса 37 г без кабеля
Рабочая температура 0…+40 °C
Температура хранения +10…+60 °C
Влажность < 95%, без конденсации
Степень защиты IP40
Сертификация RоHS есть
Аттестация (CE, Safety, FCC) есть
Операционные системы Windows 7 и 10

Четыре мощных светодиода обеспечивают большое рабочее расстояние и глубину резкости. Наличие порта USB-C позволяет использовать для подключения прямой или угловой кабели. Передняя крышка имеет защиту от статического электричества для снижения рисков повреждения дорогостоящего оборудования.

Алгоритм 1DMax дает возможность обрабатывать штрихкоды, сильно различающиеся по контрастности, размытости, повреждениям, разрешению, нарушениям свободной зоны и искажению перспективы. Совмещение этого алгоритма с технологией быстрого и точного распознавания, выделения и расшифровки одномерных штрихкодов Hotbars дает высокую скорость считывания и обработки, а также возможность использования на широких конвейерных лентах.

Программное обеспечение IDQuick для декодирования предусматривает быстрое и надежное считывание высококачественных одно- и двухмерных кодов и низкоконтрастных кодов на однородном фоне. Гибкая настройка, мощные светодиоды и оптические элементы дают возможность получить равномерно освещенные высококонтрастные изображения кодов и добиться максимальной глубины резкости при работе на низких и высоких скоростях.

Системы кодирования серии DataMan 70:

  • одномерные коды — UPC/EAN/JAN, Codabar, Interleaved 2 из 5, Code 39, Code 128, Code 93, фармакод, составной UCC;
  • двухмерные коды — Data Matrix, QR-код и MicroQR-код;
  • составные коды — GS1 (CC-A, CC-B), GS1 Databar, PDF 417, MicroPDF.

 

Cognex In-Sight 2000

Рис. 8. Профилировщик Cognex In-Sight 2000

Лазерные профилировщики Cognex In-Sight

При производстве продуктов питания и напитков очень важно гарантировать безопасность потребителей и качество продукции. Лазерные профилировщики Cognex In-Sight (рис. 8) измеряют продукты питания для предотвращения недостаточной кулинарной обработки, контролируют правильность размещения крышки и целостность упаковки (рис. 9–12).

Лазерный профилировщик

Рис. 9. Проверка порций продуктов питания происходит путем сравнения заданного эталонного профиля наполненного лотка с фактическим профилем

Лазерный профилировщик серии In-Sight представляет собой измерительную систему для проверки соответствия размеров продукции заданным техническим требованиям. Для этого используются головки датчиков перемещения Cognex и контроллер машинного зрения серии In-Sight VC200. Благодаря специально разработанным алгоритмам система может получать профиль, выполнять точные измерения и анализировать результаты. Новейшие инструменты машинного зрения точно детектируют поверхность, даже если на ней есть дефекты.

Лазерный профилировщик

Рис. 10. Проверка литых под давлением стаканов. Система получает эталон профиля емкости и путем сравнения с образом идентифицирует брак

Лазерный профилировщик

Рис. 11. Проверка однородности продуктов питания. Изменение радиуса профиля продукта сигнализирует о его ненадлежащем качестве

Лазерный профилировщик

Рис. 12. Проверка герметичности упаковки за счет контроля предварительно заданного профиля запаянных в пластик продуктов

Настройка и интеграция лазерного профилировщика выполняются в четыре этапа:

  • получение профиля (рис. 13);
  • определение местоположения объекта;
  • измерение;
  • передача результатов.

Результаты измерений отправляются на ПЛК, или же заключение об успешной или неудачной проверке передается непосредственно в виде дискретных выходных данных.

Рис. 13. Получение профиля измеряемой продукции

Лазерный профилировщик серии In-Sight оснащен пользовательским интерфейсом In-Sight EasyBuilder. С помощью этого программного обеспечения технологи и инженеры по качеству могут разрабатывать, интегрировать и поддерживать измерения высокой точности в заводских условиях, а также следить за активностью производственной линии через ноутбук, планшет, смартфон или любое другое мобильное устройство.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *