Teknologi Inspeksi Visual: Penjaga Cerdas Kualitas dan Keamanan Makanan dan Minuman

Pada jalur produksi modern berkecepatan tinggi, botol dan kantong minuman menjalani pemeriksaan lebih tajam daripada mata manusia—ini adalah revolusi kualitas yang dihadirkan oleh teknologi pemeriksaan penglihatan mesin.

Pada lini produksi makanan dan minuman saat ini, sistem inspeksi visual dapat memeriksa dengan kecepatan melebihi 500 botol per menit, mencapai akurasi tingkat milimeter, jauh melampaui batas mata manusia. Sistem ini tidak hanya mengidentifikasi cacat sekecil apa pun, tetapi juga menjamin akurasi lebih dari 99,9%, menjadikannya "penjaga cerdas" pengendalian kualitas makanan.

1. Latar Belakang dan Tantangan Industri: Mengapa inspeksi visual diperlukan untuk makanan dan minuman?

Industri makanan dan minuman memiliki persyaratan kualitas dan keamanan yang sangat ketat; tingkat cacat 0,1% pun tidak dapat diterima. Metode pemeriksaan kualitas tradisional terutama mengandalkan inspeksi visual manual, tetapi inspeksi visual oleh manusia memiliki keterbatasan yang signifikan.

Dalam lingkungan produksi berkecepatan tinggi, pekerja rentan terhadap kelelahan visual, yang menyebabkan peningkatan tingkat inspeksi yang terlewat. Misalnya, di Budweiser, meskipun sangat menekankan kualitas produk, sebagian kecil kemasan produk masih mengandalkan pemeriksaan manual di tempat, yang berisiko terlewat, memengaruhi efisiensi, dan menimbulkan tantangan bagi keterlacakan produk. Lebih lanjut, produk makanan dan minuman tersedia dalam berbagai jenis, menggunakan beragam bahan kemasan (seperti botol transparan, kaleng, dan karton), sehingga membutuhkan inspeksi yang kompleks dan beragam. Mulai dari integritas kemasan hingga tingkat pengisian, dari pencetakan label hingga tanggal produksi, persyaratan inspeksi sangatlah rinci.

Menghadapi persaingan pasar yang ketat dan regulasi yang semakin ketat, produsen makanan dan minuman harus mencari metode inspeksi yang lebih efisien dan akurat. Teknologi visi mesin telah muncul dalam konteks ini.

2. Prinsip Teknis: Bagaimana Visi Mesin "Melihat" dan "Menilai"

Prinsip dasar sistem visi mesin adalah meniru fungsi visual manusia, mencapai tujuan inspeksi melalui kerja sama perangkat keras dan perangkat lunak. Sistem visi mesin yang lengkap terdiri dari sumber cahaya, lensa optik, kamera, pemrosesan sinyal gambar, dan aktuator.

Sumber cahaya merupakan fondasi dari keseluruhan sistem. Sistem pencahayaan yang baik dapat mereproduksi warna produk dengan akurat, mempertahankan kecerahan yang seragam di seluruh area yang diterangi, dan menonjolkan fitur objek, sehingga meningkatkan kontras. Target inspeksi yang berbeda memerlukan desain pencahayaan yang berbeda pula. Misalnya, saat memeriksa film kemasan mi instan, sifat reflektif film tersebut harus dipertimbangkan secara khusus.

Lensa optik dan kamera bertanggung jawab untuk menangkap gambar. Kualitas lensa memengaruhi kemampuan sistem untuk membedakan objek, sementara kamera mengubah informasi optik menjadi informasi listrik. Kamera industri saat ini memiliki resolusi hingga 25 megapiksel, yang mampu menangkap cacat yang sangat halus.

Pemrosesan dan analisis citra merupakan inti dari sistem ini. Melalui prapemrosesan, ekstraksi dan pengenalan fitur, serta pengukuran, komputer membandingkan citra yang ditangkap dengan templat standar, mengidentifikasi perbedaan, dan menentukan apakah produk tersebut dapat diterima. Sistem modern juga menggabungkan pembelajaran mendalam dan algoritma AI untuk meningkatkan kemampuannya dalam mengidentifikasi cacat kompleks.

3. Skenario Aplikasi: Penerapan Inspeksi Visual yang Komprehensif pada Makanan dan Minuman

Inspeksi Integritas Kemasan

Sistem inspeksi visual dapat mengidentifikasi berbagai cacat kemasan, seperti kemasan yang rusak, label yang cacat, dan tanggal produksi yang hilang. Untuk makanan dalam kotak atau kantong, sistem dapat memverifikasi integritas kemasan luar; untuk produk dalam botol, sistem dapat mendeteksi tutup yang hilang atau miring.

Solusi Dongguan Chuangshi Automation Technology Co., Ltd. menunjukkan bahwa deteksi cacat pada film kemasan plastik mi instan dapat secara efektif mengidentifikasi cacat seperti lubang, luka bakar, dan kerutan, sehingga menjamin kualitas produk.

Inspeksi Kualitas Makanan

Teknologi penglihatan dapat diterapkan langsung untuk menilai kualitas makanan itu sendiri. Misalnya, kerupuk mi instan dapat diperiksa untuk mendeteksi kotoran atau bekas gosong akibat minyak yang terlalu panas. Dalam pemilahan buah, sistem penglihatan dapat secara otomatis memilah berdasarkan ukuran, warna, dan bentuk.

Berdasarkan sifat optik makanan, sistem penglihatan juga dapat menentukan kesegaran makanan berdasarkan warna. Misalnya, fotografi UV dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan permukaan pada buah jeruk atau menilai kesegaran sayuran.

Inspeksi Label dan Pencetakan Inkjet

Inspeksi label merupakan area aplikasi utama teknologi penglihatan. Sebuah perusahaan makanan di AS mendemonstrasikan bahwa sistem penglihatan dapat memeriksa lebih dari 20 label produk yang berbeda, memverifikasi kebenaran grafis dan kode batang label, serta memastikan posisi label dalam toleransi ±2 mm.

Untuk informasi tercetak seperti tanggal produksi dan tanggal kedaluwarsa, sistem penglihatan memastikan setiap kemasan diberi label yang jelas. Sistem iVu Banner menggunakan alat pencocokan untuk mendeteksi keberadaan informasi tercetak, sehingga secara otomatis menolak produk dengan kode yang hilang.

Pengisian dan Pemeriksaan Tutup

Dalam industri minuman, sistem penglihatan dapat memeriksa konsistensi tingkat pengisian dan keberadaan benda asing di dalam botol untuk memastikan kualitas produk yang konsisten. Inspeksi tutup botol mencakup pemeriksaan kebocoran dan kemiringan, di antara fungsi lainnya.

Sistem penglihatan AI berpresisi tinggi milik Budweiser dapat secara bersamaan melakukan pemeriksaan menyeluruh untuk penyegelan tutup, level cairan, pengkodean inkjet, dan pemosisian label, guna memastikan mutu produk secara komprehensif.

Inspeksi Komposisi dan Integritas

Teknologi penglihatan juga dapat digunakan untuk memeriksa komposisi internal dan integritas produk. Misalnya, teknologi ini dapat memverifikasi integritas butiran obat dalam kemasan blister, atau memeriksa kelengkapan berbagai topping (minyak, topping, bubuk, dan sayuran) dalam kemasan mi instan.

Solusi penglihatan Banner bahkan dapat memverifikasi keberadaan petunjuk dalam kemasan, memastikan integritas setiap paket individual.

4. Poin-Poin Utama Implementasi: Faktor-Faktor Kunci untuk Penerapan Sistem Inspeksi Visi yang Sukses

Sumber cahaya dan desain pencahayaan sangat penting untuk keberhasilan sistem. Target inspeksi yang berbeda memerlukan metode pencahayaan yang berbeda pula. Misalnya, saat memeriksa kue mi instan untuk mendeteksi cacat kosmetik, kombinasi sumber cahaya area yang dipasang di samping dan sumber cahaya terowongan digunakan untuk memastikan pencahayaan yang seragam pada permukaan inspeksi.

Pemilihan kamera juga krusial. Pilih jenis kamera yang tepat (pemindaian garis atau pemindaian area) dan resolusinya berdasarkan kebutuhan inspeksi Anda. Untuk lini produksi berkecepatan tinggi, kamera pemindaian garis lebih cocok untuk mengambil gambar objek yang bergerak seragam.

Integrasi dan fleksibilitas sistem merupakan fitur utama sistem visi modern. Misalnya, sistem inspeksi label yang dikembangkan oleh EPIC Vision Systems untuk sebuah perusahaan makanan dapat menyelesaikan pergantian produk dalam waktu kurang dari dua menit dan beradaptasi dengan kebutuhan inspeksi berbagai jenis label.

Kemampuan algoritma dan perangkat lunak secara langsung menentukan kinerja inspeksi. Sistem penglihatan modern, yang dikombinasikan dengan algoritma pembelajaran mendalam, dapat beradaptasi dengan skenario inspeksi yang melibatkan berbagai posisi tas dan sudut kemiringan, sehingga meningkatkan akurasi pengenalan.

5. Studi Kasus: Aplikasi Praktis Teknologi Inspeksi Visual

Sistem Penglihatan AI Presisi Tinggi Budweiser

Pabrik Budweiser di Foshan telah memperkenalkan teknologi visi AI presisi tinggi dari Hikvision Robotics dan peralatan inspeksi yang dikembangkan secara independen untuk mencapai inspeksi yang sepenuhnya otomatis. Sistem ini, yang terdiri dari kamera industri 25 megapiksel dan platform algoritma VM, mencapai kecepatan inspeksi tingkat milidetik.

Sistem ini memungkinkan pemantauan kualitas yang komprehensif, termasuk inspeksi simultan untuk berbagai skenario, termasuk penyegelan tutup, level cairan, deteksi kode, penempatan label, dan ketidakmurnian botol pada jalur pengisian. Proyek ini mengurangi biaya keseluruhan hingga 70%, menetapkan tolok ukur yang hemat biaya dan inovatif untuk peningkatan cerdas dalam industri bir. Inspeksi Multi-tahap dalam Produksi Mi Instan

Solusi Dongguan Chuangshi Automation mencakup berbagai tahap produksi mi instan: deteksi cacat lapisan kemasan, deteksi cacat permukaan mi, deteksi keberadaan topping, dan deteksi keberadaan garpu.

Solusi pencitraan spesifik dirancang untuk menangani karakteristik unik setiap tahap. Misalnya, untuk memeriksa topping, kamera berwarna 160W yang dipasangkan dengan sumber cahaya area yang dipasang di samping, dikombinasikan dengan algoritma pembelajaran mendalam, secara akurat menentukan keberadaan topping di berbagai lokasi dan warna.

Sistem Pemeriksaan Label Sirup Jagung Botol

Sebuah perusahaan makanan AS, bekerja sama dengan EPIC, mengembangkan sistem inspeksi label menggunakan dua sistem penglihatan Cognex, yang mampu memeriksa lebih dari 500 botol per menit. Sistem ini dapat memverifikasi lebih dari 20 label berbeda, memastikan penempatan dan desain pola label serta kode batang yang tepat.

Sistem ini memiliki proses pergantian produk yang sederhana; operator dapat dengan cepat beradaptasi dengan jenis produk baru hanya dengan memilih program pemeriksaan yang tepat melalui antarmuka manusia-mesin, sehingga secara signifikan mengurangi waktu henti lini produksi.

6. Tren Masa Depan: Pengembangan Inspeksi Visual Cerdas

Dengan kemajuan teknologi kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin, sistem inspeksi visual menjadi semakin cerdas dan adaptif. Algoritma pembelajaran mendalam memungkinkan sistem untuk mengidentifikasi pola cacat yang lebih kompleks, sehingga terus meningkatkan akurasi inspeksi.

Cakupan penerapan teknologi visi 3D semakin luas. Misalnya, kamera 3D ToF (Time of Flight) Basler dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan memilah buah, sehingga memungkinkan penilaian kualitas yang lebih akurat.

Analisis data dan ketertelusuran juga menjadi titik pertumbuhan utama bagi sistem visi. Sistem merekam data produksi dalam jumlah besar selama inspeksi, sehingga memudahkan analisis kualitas dan ketertelusuran di pabrik. Misalnya, sistem visi Budweiser meningkatkan kendali mutu produk.

Miniaturisasi dan integrasi merupakan tren kunci lainnya. Sensor gambar seri P5 iVu Banner mengintegrasikan pencahayaan dan lensa, serta dilengkapi layar sentuh terintegrasi, yang memungkinkan pemrograman tanpa PC dan sangat menyederhanakan proses pengoperasian.

Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan, penerapan inspeksi visual dalam industri makanan dan minuman berkembang dari inspeksi kualitas satu titik menjadi kontrol kualitas proses penuh. Sistem penglihatan di masa depan akan lebih dari sekadar "alat inspeksi"; sistem ini akan menjadi simpul cerdas yang menghubungkan produksi dan manajemen.

Dari penerimaan bahan baku hingga pengiriman produk jadi, teknologi inspeksi visual memainkan peran yang sangat diperlukan dalam setiap mata rantai produksi makanan dan minuman, menjaga kualitas dan keamanan setiap produk serta memberikan ketenangan pikiran yang lebih besar kepada konsumen.