تفتيش الرؤية الآلية لتاريخ الإنتاج على تغليف المنتج: تطبيقات وحلول مصدر الضوء للأسطح الملونة

1. مقدمة

في التصنيع والخدمات اللوجستية الحديثة، يُعد التعرف الدقيق على تواريخ الإنتاج المُدرجة على تغليف المنتجات أمراً بالغ الأهمية لضمان سلامة المنتجات، والامتثال للمعايير التنظيمية، وإدارة دورة حياة المخزون. كانت الفحوصات اليدوية، التي كانت الطريقة الرئيسية في الماضي، عرضةً للأخطاء البشرية، والكفاءة المنخفضة، والتكاليف العالية للعمالة، وهي قيود تم التغلب عليها بشكل فعال من خلال أنظمة رؤية الآلة. تعتمد عملية فحص رؤية الآلة (MVI) الخاصة بتواريخ الإنتاج على كاميرات عالية الدقة، وخوارزميات معالجة الصور، وإضاءة متخصصة لاكتشاف تواريخ الإنتاج تلقائياً، وقراءتها، والتحقق منها (على سبيل المثال: المطبوعة، أو المُسَجِّلة بليزر، أو بالحبر النفاثي) على التغليف. تظهر تحديات رئيسية في هذه العملية عندما تكون أسطح التغليف ملونة، حيث يمكن أن تقوم الصبغات بعكس الضوء أو امتصاصه أو تفريقه، مما يؤدي إلى تشويه رؤية تواريخ الإنتاج وبالتالي التأثير على دقة الفحص. يتناول هذا المقال الفئات الأساسية للمنتجات التي تُستخدم فيها تقنية رؤية الآلة للكشف عن التواريخ، ويستعرض بالتفصيل حلول مصادر الإضاءة المصممة خصيصاً للتغلب على التداخل الناتج عن التغليف الملون.

2. الفئات الأساسية للمنتجات الخاصة بفحص تواريخ انتهاء الصلاحية باستخدام رؤية الآلة

تُستخدم أنظمة الرؤية الآلية لكشف تواريخ انتهاء الصلاحية على نطاق واسع في الصناعات التي تتطلب تتبع المنتجات وإدارة عمرها الافتراضي بشكل إلزامي. فيما يلي أبرز مجالات التطبيق:

2.1 صناعة الأغذية والمشروبات

التعبئة المرنة : أكياس الوجبات الخفيفة (على سبيل المثال: رقائق البطاطس، البسكويت)، لفائف الحلوى، وأكياس الأطعمة المجمدة. وعادةً ما تكون هذه الأكياس مصنوعة من أفلام بلاستيكية ملونة (على سبيل المثال: الأحمر، الأزرق، أو المعدني) والتي قد تؤدي إلى انعكاسات ضوئية أو امتصاص الضوء.

الحاويات الصلبة : الزجاجات البلاستيكية (على سبيل المثال: المشروبات الغازية، عصائر الفواكه)، والجرار الزجاجية (على سبيل المثال: المربى، الصلصات)، والعلب المعدنية (على سبيل المثال: البيرة، المشروبات الطاقية). غالباً ما تُخفي المواد البلاستيكية الملونة (على سبيل المثال: اللون الأخضر في زجاجات المشروبات الغازية) أو المعادن غير الشفافة تواريخ الطباعة المطبوعة بأحبار ذات تباين منخفض.

التعبئة والتغليف المصنوعة من الورق : صناديق رقائق الفطور، أكياس الخبز، وحاويات الطعام الجاهز. يمكن أن يؤدي الورق الكرافت البني أو الكرتون المطبوع (ذو الرسومات الزاهية) إلى إحداث ضوضاء خلفية تجعل من الصعب التمييز بين تواريخ الطباعة النفاثة أو المحفورة.

2.2 صناعة الأدوية والرعاية الصحية

تتطلب الأدوية التسامح الصفري مع أخطاء فحص التواريخ، حيث تشكل الأدوية منتهية الصلاحية مخاطر صحية شديدة. وتُستخدم رؤية الآلة (MVI) في:

حزم البلاستر : عبوات الألمنيوم أو البلاستيك الملونة لحبوب أو كبسولات. يمكن أن تخفي أصباغ أو نسيج التغليف تواريخ انتهاء الصلاحية (والتي تكون غالبًا منقوشة بالليزر أو مطبوعة بخط صغير).

الملصقات على الزجاجات والأمبولات : زجاجات من الزجاج الشفاف أو العنبر مع ملصقات ورقية أو بلاستيكية (بألوان مثل الأبيض أو الأزرق أو الأخضر). يمكن أن يؤدي تلطخ الحبر أو انحناء الملصق، مع خلفيات ملونة، إلى تعطيل قراءة الرموز.

تعبئة الأجهزة الطبية : تغليف معقم للحقن أو الضمادات أو أدوات الجراحة. قد تمتص أفلام الـ Tyvek أو البلاستيكية الملونة (المستخدمة للرؤية أو العلامة التجارية) الضوء، مما يجعل تواريخ انتهاء الصلاحية المطبوعة باهتة.

2.3 صناعة مستحضرات التجميل والعناية الشخصية

لدى مستحضرات التجميل (مثل الكريمات والشامبو والعطور) عمرًا افتراضيًا قصيرًا ومتطلبات وسم صارمة. وتُستخدم رؤية الآلة (MVI) في:

الأنابيب والزجاجات البلاستيكية : زجاجات ملونة من مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أو من مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) (على سبيل المثال: الزجاجات الوردية للโลسيون، والزجاجات الخضراء للمنتجات العضوية). يمكن أن تُمحى رموز التواريخ (التي تُطبع غالبًا في أسفل الزجاجة أو جانبها) بسبب لون التغليف إذا كانت الإضاءة غير مُحكمة.

العلب الزجاجية : زجاجات العطور أو سيروم مصنوعة من زجاج مُلوّن (على سبيل المثال: الزجاج العنبري لحماية المكونات). يُعتبر اكتشاف تواريخ الليزر المحفورة على الأسطح الزجاجية الداكنة تحديًا خاصًا دون استخدام إضاءة مُستهدفة.

3. حلول مصدر الإضاءة للتغلب على التداخل الناتج عن التغليف الملون

يعتمد نجاح الفحص المرئي (MVI) لاكتشاف تواريخ الإنتاج على اختيار مصدر إضاءة مناسب - وهو المصدر الذي يقلل الانعكاس/الامتصاص الناتج عن التغليف الملون ويزيد التباين بين رمز التاريخ وخلفيته. يتم اختيار مصادر الإضاءة بناءً على لون التغليف , نوع الرمز (مطبوع/ليزر) , و خصائص الحبر/الصبغة . فيما يلي حلول مدعومة بأدلة لبعض الحالات الشائعة للتغليف الملون:

3.1 التغليف الأحمر: التغلب على الامتصاص باستخدام الإضاءة الخضراء

تُعَدّ الطرود الحمراء تمتص معظم أطوال موجية للضوء باستثناء اللون الأحمر الذي تعكسه. هذا يعني أن مصادر الضوء الحمراء ستؤدي إلى ظهور الطرد بشكل مشرق، مما يؤدي إلى إخفاء رموز التواريخ (خاصة إذا كانت مطبوعة بأحبار حمراء أو داكنة). ولحل هذه المشكلة:

اختَر مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء باللون الأخضر (LEDs) الضوء الأخضر (الطول الموجي: 520–560 نانومتر) هو اللون التكميلي للأحمر — الطرود الحمراء تمتص الضوء الأخضر، في حين تعكس الأحبار الداكنة (مثلاً، الحبر الأسود) كمّاً ضئيلاً من الضوء الأخضر. هذا يُنشئ صورة ذات تباين عالٍ: تظهر الطرود الحمراء داكنة (بسبب الامتصاص)، ويظهر رمز التاريخ كعلامة واضحة وحادة.

مثال تطبيقي بالنسبة للأكياس البلاستيكية الحمراء التي تحمل تواريخ مطبوعة بالحبر الأسود، فإن استخدام مصباح حلقي من الصمام الثنائي الباعث للضوء باللون الأخضر (مُوضع بزاوية 45 درجة لتجنب الوهج) يضمن تعتيم سطح الكيس الأحمر، مما يجعل رموز التاريخ باللون الأسود قابلة للكشف بسهولة بواسطة الكاميرا.

3.2 التغليف الأزرق: تقليل الوهج باستخدام الضوء الأصفر

يعكس التغليف الأزرق الضوء الأزرق بشكل قوي، مما يؤدي إلى وهج قد يُخفي رموز التواريخ - خاصة إذا كان التغليف لامعًا (مثل زجاجات البلاستيك). ستزيد مصادر الضوء الزرقاء من هذا الوهج، في حين يُعد الضوء الأصفر (المكمل للأزرق) حلاً مثاليًا:

استخدم مصابيح LED صفراء (طول الموجة: 580–595 نانومتر) : يمتص التغليف الأزرق الضوء الأصفر، مما يقلل الوهج ويُظلم الخلفية. ستنعكس الحبرات الصفراء التي تُطبع بحبر أبيض أو أسود أو رمادي بشكل مختلف عن التغليف، مما يخلق تباينًا واضحًا.

استخدم مرشحات قطبية كمكمل : بالنسبة للبلاستيك الأزرق اللامع (مثل زجاجات الشامبو)، قم بدمج مصابيح LED الصفراء مع مرشح قطبي. يزيل المرشح الانعكاسات المرآتية (الوهج) من سطح التغليف، مما يضمن التقاط الكاميرا للضوء المنتشر فقط من رمز التواريخ.

3.3 التغليف الأسود أو الداكن: عزز التباين باستخدام ضوء أبيض أو قريب من الأشعة تحت الحمراء (NIR)

تعبئة سوداء أو داكنة اللون (على سبيل المثال، علب البيرة، صناديق الشوكولاتة) تمتص معظم الضوء المرئي، مما يجعل رموز التواريخ المطبوعة (والتي تكون عادة بأحبار فاتحة اللون مثل الأبيض أو الأصفر) من الصعب التمييز بينها. هناك حلان فعّالان:

مصابيح LED بيضاء مع موزّعات : يُصدِر الضوء الأبيض طيفًا كاملاً من الأطوال الموجية، ويقوم الموزّع بتنعيم الضوء لتجنب النقاط الساخنة. يمتص التغليف الداكن بعض الضوء الأبيض، لكن الأحبار ذات اللون الفاتح تعكسه بقوة - مما يخلق صورة ذات تباين عالٍ حيث تظهر رموز التواريخ مشرقة على خلفية داكنة. يعمل هذا بشكل جيد مع رموز مُطبَّاعة بالحبر أو مُسجَّلة على علب كرتونية سوداء (على سبيل المثال، علب رقائق الفطور).

ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) (الطول الموجي: 700–1100 نانومتر) : بالنسبة للرموز اللي تُسجّلها الليزر على البلاستيك الداكن أو المعدن (مثلاً العلب المعدنية السوداء)، فإن الضوء القريب من تحت الأحمر (NIR) هو الأمثل. لأن الليزر يغيّر خامات سطح التغليف (بدلاً من إضافة حبر)، والضوء NIR يبرز اختلافات الخامة هذه – حتى لو كان التغليف والرمز بنفس اللون تحت الضوء المرئي. كما أن الضوء NIR يخترق العيوب البسيطة على السطح (مثلاً الخدوش على الزجاجات الداكنة) اللي قد تؤثر على فحص الضوء المرئي.

3.4 البلاستيك الشفاف أو المُظلّل: تقليل الانكسار باستخدام إضاءة المحور المشترك

البلاستيك الشفاف أو الخفيف التظليل (مثلاً زجاجات المشروبات الشفافة، أو زجاجات الحبوب البنية الشفافة) يتسبب في انكسار الضوء – أي انحناء أشعة الضوء أثناء مرورها عبر التغليف، مما يشوّه شكل رمز التاريخ. لحل هذه المشكلة:

مصادر الإضاءة ذات المحور المشترك (مصادر الضوء الموازية) : تُصدر الإضاءة المحورية الضوء على طول نفس محور عدسة الكاميرا، مما يقلل الانكسار من خلال ضمان انتقال الضوء بشكل مستقيم عبر التغليف الشفاف. بالنسبة للبلاستيك الملون (على سبيل المثال، زجاجات زجاجية بلون العنبر)، استخدم الإضاءة المحورية مع طول موجي يطابق انعكاسية الحبر. على سبيل المثال، يمتص البلاستيك العنبري الضوء الأزرق ولكنه يُمرّر الضوء الأصفر، لذا سينفذ الضوء المحوري الأصفر عبر البلاستيك وينعكس عن الحبر الأبيض للكود التأريخي، مما يجعله مرئيًا.

مثال تطبيقي : بالنسبة لزجاجات المياه البلاستيكية الشفافة ذات التواريخ المطبوعة بالأسود على القاع، تُلغي الإضاءة المحورية البيضاء الانكسار الناتج عن السطح المنحني للزجاجة، مما يضمن ظهور الكود التأريخي واضحًا وغير مشوه في صورة الكاميرا.

4. الخاتمة

أصبحت فحوصات الرؤية الآلية ضرورية لضمان الكشف الدقيق عن تواريخ الإنتاج في صناعات الأغذية والصيدلة ومستحضرات التجميل، حيث يُعد الامتثال التنظيمي وسلامة المنتج من الأولويات القصوى. تظل التغليف الملونة مع ذلك تحديًا رئيسيًا بسبب قدرتها على امتصاص الضوء أو عكسه أو تفريقه، مما يُضعف وضوح الرموز. من خلال اختيار مصادر الضوء بناءً على الألوان التكميلية (على سبيل المثال، اللون الأخضر للعبوات الحمراء، والأصفر للعبوات الزرقاء)، واستخدام الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) للأسطح الداكنة، واستخدام إضاءة المحور المشترك (coaxial lights) للمواد الشفافة، يمكن للمصنّعين القضاء على التداخل وتحقيق فحص دقيق وموثوق لتواريخ المنتجات. ومع تصاعد تعقيد تصميمات التغليف (على سبيل المثال، الأسطح المعدنية، والرسومات متعددة الألوان)، ستسهم التطورات المستقبلية في أنظمة الإضاءة التكيفية المزودة بذكاء اصطناعي لضبط الطول الموجي وشدة الإضاءة تلقائيًا في تعزيز كفاءة وتنوع أنظمة الرؤية الآلية لكشف التواريخ.