Inspeksi Visual Pengkodean Tetra Pak: Teknologi Kunci untuk Menjaga Keamanan Pangan

Pada lini produksi susu berkecepatan tinggi, karton Tetra Pak mengalir dengan kecepatan lebih dari sepuluh karton per detik. Sistem inspeksi visual untuk pengkodean menyelesaikan inspeksi dan penentuan tanggal produksi setiap produk dalam 0,2 detik—sistem tak kasat mata ini merupakan penghalang teknologi yang krusial bagi keselamatan konsumen.

Keamanan pangan merupakan hal yang sangat penting bagi penghidupan masyarakat, dan industri susu merupakan "industri yang sangat diperlukan bagi Tiongkok yang sehat dan negara yang kuat."

Ketika kita membeli susu, kita selalu memperhatikan tanggal produksi dan tanggal kedaluwarsa, karena "setelah tanggal kedaluwarsa, keamanan susu tidak lagi terjamin."

Tanggal produksi ini tidak hanya dicetak pada kemasan luar, tetapi juga langsung di bagian atas Tetra Pak.

Bagaimana kita memastikan kode-kode ini jelas dan terbaca secara akurat? Teknologi inspeksi visual untuk pengkodean Tetra Pak telah menjadi "penjaga kualitas" di lini produksi.

1. Pentingnya dan Tantangan Inspeksi Kode Tetra Pak

Sebagai format kemasan utama untuk makanan cair, informasi pengkodean Tetra Pak sangat penting untuk keterlacakan produk dan manajemen tanggal kedaluwarsa. Informasi tercetak yang hilang, kabur, atau salah seperti tanggal produksi, tanggal kedaluwarsa, dan nomor batch tidak hanya menghalangi konsumen untuk mengidentifikasi status produk tetapi juga menimbulkan risiko keamanan pangan.

Inspeksi kode Tetra Pak menghadapi berbagai tantangan: lini produksi beroperasi dengan kecepatan sangat tinggi, memproses ratusan paket per menit; penempatan kode bisa sedikit meleset; permukaan kemasan dapat memantulkan cahaya; dan kode itu sendiri bisa buram, tidak lengkap, atau tidak jelas. Inspeksi manual tradisional kesulitan memenuhi tantangan ini, sehingga mendorong munculnya sistem inspeksi visual otomatis.

2. Komposisi dan Prinsip Teknis Sistem Inspeksi Visual

Sistem penglihatan mesin pada umumnya terdiri dari lima modul utama: pencahayaan, lensa, kamera, akuisisi gambar, dan prosesor penglihatan.

Setiap modul memainkan peran kunci dalam sistem.

Sistem pencahayaan merupakan faktor krusial yang memengaruhi kualitas input, menyorot fitur objek yang sedang diperiksa dan mengurangi gangguan latar belakang.

Berdasarkan metode pencahayaannya, dapat dikategorikan sebagai pencahayaan latar, pencahayaan depan, cahaya terstruktur, dan pencahayaan stroboskopik.

Untuk pemeriksaan kode Tetra Pak, lampu depan biasanya digunakan, karena mudah dipasang dan memberikan pencahayaan yang seragam.

Kamera adalah "mata" sistem dan dapat dikategorikan berdasarkan berbagai kriteria, seperti kamera CCD, kamera CMOS, kamera pemindai garis, kamera pemindai area, dan kamera monokrom, serta kamera berwarna.

Inspeksi Tetra Pak sering kali menggunakan kamera pemindai area industri monokrom karena inspeksi kode inkjet umumnya tidak memerlukan informasi warna, dan kamera monokrom menawarkan resolusi dan kontras yang lebih tinggi.

Lensa memproyeksikan gambar kode inkjet ke sensor kamera. Saat memilih lensa, faktor-faktor seperti panjang fokus, tinggi target, tinggi gambar, dan pembesaran perlu dipertimbangkan.

Dalam aplikasi praktis, "memilih lensa yang sesuai dengan bidang pandang" dan "memfokuskan gambar dengan kedalaman bidang yang besar" merupakan pertimbangan penting.

Frame grabber bertanggung jawab untuk mengubah sinyal video menjadi gambar digital, sementara prosesor visual menganalisis dan memproses gambar digital tersebut. Sistem modern seringkali mengintegrasikan capture card dan prosesor untuk meningkatkan efisiensi pemrosesan.

3. Alur Kerja Inspeksi Kode Tetra Pak

Alur kerja sistem pemeriksaan kode Tetra Pak dapat dibagi menjadi tiga tahap utama.

Pertama, sistem deteksi karakter OCR dipasang pada lini produksi susu Tetra Pak untuk memastikan bahwa sistem dapat mencakup setiap kemasan yang lewat.

Selanjutnya, ketika Tetra Pak yang diberi kode memasuki stasiun inspeksi visual, sensor penglihatan mesin dipicu untuk menangkap gambar dari tiga kode yang tercetak di bagian atas Tetra Pak (tanggal produksi, tanggal kedaluwarsa, dan nomor batch) dan mengirimkannya ke sistem untuk dianalisis.

Sistem mengekstrak dan menganalisis gambar dan membandingkannya dengan fitur gambar karakter yang ditentukan untuk produk yang memenuhi syarat. Jika kegagalan kode terdeteksi, sistem mengirimkan sinyal ke perangkat penolakan untuk penolakan dan alarm.

Seluruh proses diselesaikan dalam milidetik, memastikan tidak ada dampak pada efisiensi lini produksi.

4. Metode Inspeksi Mutakhir dan Inovasi Teknologi

Dengan kemajuan teknologi, metode pemeriksaan kode Tetra Pak juga terus berinovasi. Metode pemeriksaan visi mesin berbasis dot matriks untuk kejelasan kode mencapai penilaian yang akurat melalui langkah-langkah berikut:

Sistem pertama-tama mengatur dan menyesuaikan area pengukuran gambar rangkaian karakter melalui antarmuka manusia-mesin dan mengirimkan pengaturan tersebut ke kamera pintar.

Setelah menangkap gambar rangkaian karakter produk yang dikemas, kamera pintar mengekstrak nilai skala abu-abu dari warna yang ditentukan untuk setiap piksel dalam matriks titik semua karakter dalam area pengukuran.

Sistem membuat penilaian berdasarkan nilai skala abu-abu: jika nilai skala abu-abu piksel kurang dari ambang batas skala abu-abu putih (biasanya ditetapkan pada 25), maka diberi label putih; jika lebih besar dari ambang batas skala abu-abu hitam (biasanya ditetapkan pada 230), maka diberi label hitam; dan jika berada di antara kedua ambang batas tersebut, maka diberi label buram.

Kemudian, area warna dot matrix dihitung. Jika jumlah area piksel hitam dan area piksel buram kurang dari ambang batas kosong area warna (10%), titik tersebut diberi label 0; jika area piksel hitam lebih besar dari ambang batas hitam pekat area warna (90%), titik tersebut diberi label 1; jika tidak, titik tersebut diberi label buram.

Terakhir, kamera pintar menentukan kejelasannya: jika ada titik pada dot matrix yang berlabel buram, karakter tersebut dianggap tidak jelas. Jika tidak ada titik buram, titik berlabel 0 dan 1 akan dibandingkan dengan dot matrix font standar. Karakter yang tidak sama persis juga dianggap tidak jelas.

Penerapan teknologi pembelajaran mendalam semakin meningkatkan akurasi deteksi. Sistem inspeksi printer inkjet kemasan berbasis pembelajaran mendalam menggunakan jaringan saraf tiruan konvolusional untuk mengklasifikasikan karakter dalam gambar.

Sistem ini menggunakan beberapa gambar cetak inkjet yang memenuhi syarat sebagai sampel pelatihan untuk melatih jaringan saraf konvolusional dan mengoptimalkan modul pemrosesan.

Unit ekstraksi mengonversi citra cetak inkjet menjadi citra biner hitam putih dan mengekstrak karakter berdasarkan piksel putih. Unit perbandingan menggunakan jaringan saraf tiruan konvolusional yang telah dilatih untuk mengklasifikasikan karakter dan membandingkannya guna mendapatkan hasil deteksi.

5. Implementasi Sistem dan Pertimbangan Praktis

Saat menerapkan sistem inspeksi visual untuk pencetakan inkjet Tetra Pak, berbagai faktor perlu dipertimbangkan. Perangkat pengumpul informasi pencetakan inkjet profesional untuk lini produksi Tetra Pak mencakup rumah, sakelar fotolistrik, kamera, dan sumber cahaya.

Casing ini memiliki port inspeksi di bagian bawah yang sesuai dengan bentuk lini produksi Tetra Pak. Sakelar fotolistrik terletak di samping lini produksi, sementara kamera dan sumber cahaya terletak di atas lini produksi.

Sakelar fotolistrik mendeteksi adanya paket. Kamera akan mengambil foto ketika Tetra Pak lewat, dan sumber cahaya akan memberikan pencahayaan yang cukup untuk foto tersebut.

Untuk beradaptasi dengan berbagai lingkungan produksi, jenis peralatan ini biasanya memiliki desain yang dapat disesuaikan ketinggiannya. Rumahnya dilengkapi rel utama tempat kamera dan sumber cahaya terpasang secara lepas-pasang untuk penyesuaian ketinggian. Sumber cahaya biasanya terletak tepat di bawah kamera dan di atas lini produksi Tetra Pak untuk memastikan pencahayaan yang optimal.

Sistem canggih juga dilengkapi mekanisme perataan untuk mengatasi situasi di mana kotak mungkin miring atau berada pada ketinggian yang tidak rata. Sistem berbasis pembelajaran mendalam terdiri dari modul transportasi, modul akuisisi, dan modul pemrosesan.

Modul transport dilengkapi dengan lengan perata dan lengan penghenti. Ketika sebuah kotak dipindahkan di antara kedua lengan perata, dua silinder pneumatik secara bersamaan memanjang ke dalam, menyebabkan pelat perata di kedua sisi menjepit kotak, memastikan pengodean tegak lurus terhadap sudut kamera.

Saat kotak dipindahkan ke dekat kamera, lengan penghenti akan mencegat kotak, menjaganya agar tetap relatif diam terhadap kamera agar mudah ditangkap.

6. Fungsionalitas Perangkat Lunak dan Analisis Data Sistem Inspeksi

Sistem inspeksi visual pengkodean inkjet Tetra Pak modern tidak hanya memiliki kemampuan akuisisi perangkat keras, tetapi juga fitur perangkat lunak yang canggih. Sistem ini biasanya mencakup kemampuan pemodelan, yang memungkinkan templat dalam jumlah tak terbatas untuk disimpan ke komputer dan dipanggil kembali untuk diperiksa kapan saja.

Antarmuka perangkat lunak menampilkan gambar cacat dan lokasi spesifiknya pada produk secara real-time, sekaligus menandainya. Tampilan dapat diperbesar kapan saja untuk mengidentifikasi masalah dengan cepat.

Antarmuka juga menampilkan kecepatan pemeriksaan saat ini, jenis cacat, area, waktu, tingkat keparahan, dan lokasi.

Parameter pemeriksaan sistem dibagi menjadi beberapa tingkat dan jenis, yang memungkinkan pengguna untuk menyesuaikan tingkat pemeriksaan untuk jenis cacat tertentu guna memastikan bahwa produk dengan standar kualitas berbeda dikirimkan.

Sistem ini juga secara otomatis mengidentifikasi kerusakan yang berulang dan menampilkannya pada antarmuka, mengidentifikasi kegagalan berkala dan mendorong operator untuk memeriksa peralatan.

Fungsi manajemen data memungkinkan sistem untuk menyimpan hasil cacat secara real-time dan menanyakan catatan historis.

Sistem dapat menghitung produksi produk, tingkat skrap, tingkat produk bagus, serta jumlah dan persentase setiap jenis cacat dalam produk yang diskrap.

Data ini dapat dibuat menjadi laporan Excel atau HTML, dengan kemampuan pencetakan yang tersedia.

Untuk memastikan keamanan sistem, mekanisme manajemen izin biasanya diterapkan, dengan dua mode pengguna: standar dan lanjutan. Hanya pengguna tingkat lanjut yang dapat mengatur parameter inspeksi sistem, sehingga mencegah kesalahan pengoperasian oleh pengguna biasa.

7. Manfaat Aplikasi dan Prospek Masa Depan

Penerapan sistem inspeksi visual kode inkjet Tetra Pak telah membawa manfaat yang signifikan. Sistem ini tidak hanya memeriksa kode tanggal pada kemasan susu Tetra Pak dengan cepat, tetapi juga segera menolak produk dengan kode tanggal yang tidak memenuhi syarat. Hal ini meningkatkan efisiensi produksi dan akurasi inspeksi sekaligus mengurangi biaya tenaga kerja secara signifikan.

Metode tradisional menggunakan sensor kualitas cetak (PSS) untuk mengumpulkan dan memeriksa informasi kode inkjet hanya menangkap sinyal skala abu-abu, yang tidak dapat dibaca manusia dan menghalangi pekerja untuk memantau produksi secara langsung. Metode ini juga tidak dapat menghasilkan gambar kode, sehingga mustahil untuk menyimpan dan meninjaunya.

Sistem inspeksi visual modern memberikan umpan balik waktu nyata mengenai informasi kode Tetra Pak pada lini produksi Tetra Pak dalam bentuk foto, sehingga memudahkan pemantauan produksi secara waktu nyata.

Informasi kode Tetra Pak yang ditangkap oleh kamera dapat dengan cepat dikirimkan ke monitor eksternal melalui transmisi kabel atau nirkabel, memberikan umpan balik yang cepat dan gambar yang jelas.

Dengan kemajuan Industri 4.0 dan manufaktur pintar, teknologi inspeksi visual untuk inspeksi kode Tetra Pak berkembang menuju kecerdasan, integrasi, dan presisi yang lebih tinggi. Pengenalan algoritma pembelajaran mendalam memungkinkan sistem untuk mempelajari font dan pola kode baru secara adaptif, sehingga akurasi pengenalan pun terus meningkat.

Penerapan teknologi IoT memungkinkan integrasi sistem inspeksi yang mulus dengan peralatan lain di lini produksi, memungkinkan berbagi data dan pengambilan keputusan yang cerdas. Di masa mendatang, kami yakin bahwa teknologi inspeksi kode visual Tetra Pak akan memainkan peran yang lebih penting dalam keamanan pangan, memberikan jaminan kualitas yang lebih andal kepada konsumen.

Teknologi inspeksi kode Tetra Pak di masa mendatang akan semakin cerdas. Integrasi algoritma pembelajaran mendalam dan kecerdasan buatan akan memungkinkan sistem untuk terus mengoptimalkan dirinya sendiri dan beradaptasi dengan teknologi pengkodean baru serta lingkungan produksi yang lebih kompleks.

Dengan adopsi teknologi IoT secara luas, sistem inspeksi visual tidak akan lagi menjadi unit yang terisolasi, tetapi akan menjadi simpul utama dalam seluruh jaringan data pabrik pintar, berbagi data inspeksi dan status produksi secara real time, memberikan dukungan pengambilan keputusan yang lebih komprehensif untuk pengendalian kualitas.

Kemajuan teknologi ini pada akhirnya akan bertemu menuju satu tujuan bersama: memastikan bahwa setiap karton susu dan setiap botol minuman memiliki label yang jelas dan dapat dilacak, menjamin ketenangan pikiran konsumen saat minum dan makan.