Gépi látásos ellenőrzés termékek csomagolásán szereplő gyártási dátumokhoz: Alkalmazási lehetőségek és megoldások színes felületeken

1. Bevezetés

A modern gyártás és logisztika területén a termékek csomagolásán szereplő gyártási dátum pontos azonosítása kritikus fontosságú a termékbiztonság biztosításához, a szabályozási előírások betartásához és az áruforgalmi ciklusok kezeléséhez. A korábban elsődleges módszerként alkalmazott manuális ellenőrzés hajlamos az emberi hibákra, alacsony hatékonyságra és magas munkaerőköltségekre – ezeket a korlátozásokat hatékonyan kezelik a gépi látás alapú rendszerek. A gyártási dátumokra szolgáló gépi látás ellenőrzés (MVI) magas felbontású kamerákat, képfeldolgozó algoritmusokat és speciális megvilágítást használ automatikus dátumkódok (pl. nyomtatott, lézerrel gravírozott vagy tintasugaras) felismeréséhez, olvasásához és ellenőrzéséhez a csomagoláson. Egy kulcsfontosságú kihívás e folyamat során az, amikor a csomagolófelületek színesek, mivel a pigmentek visszaverhetik, elnyelhetik vagy szórhatják a fényt, ezzel elmosódottá téve a dátumkód láthatóságát és csökkentve az ellenőrzés pontosságát. Ez a cikk bemutatja azokat a termékkategóriákat, ahol az MVI-t dátumfelismerésre alkalmazzák, és részletezi az egyedi megvilágítási megoldásokat, amelyek csökkentik a színes csomagolásból fakadó zavaró tényezőket.

2. Alapvető termékkategóriák gépi látás dátumellenőrzéséhez

A terméknyomonkövetés és szavatosságkezelés elengedhetetlen iparágakban széles körben alkalmazzák a termékdátum-érzékelésre szolgáló gépi látási rendszereket. Az alábbiakban a legjelentősebb alkalmazási területeket ismertetjük:

2.1 Élelmiszer- és italipar

Rugalmas csomagolás : Snack zacskók (pl. chips, keksz), cukorka csomagolások és fagyasztott élelmiszeres zacskók. Ezek általában színes műanyag fóliákból (pl. piros, kék vagy fémes) készülnek, amelyek tükröződést vagy fényelnyelést okozhatnak.

Merev tartályok : Műanyag palackok (pl. szóda, gyümölcslé), üvegcsavaros üvegek (pl. lekvárok, szószok) és alumínium dobozok (pl. sör, energiaitalok). A színes műanyagok (pl. zöld szódás palackoknál) vagy átlátszatlan fémes anyagok gyakran elrejtik az alacsony kontrasztú tinta segítségével nyomtatott dátumkódokat.

Papír alapú csomagolás : Gabonapelyhes dobozok, kenyérzacskók és elvitelre szánt tárolóedények. A barna kraft papír vagy nyomtatott karton (élénk grafikával) háttérzajt kelthet, ami nehezíti az inkjet vagy pecsételt dátumok felismerését.

2.2 Gyógyszeripar és egészségügyi ágazat

A gyógyszeriparban a lejárati idő ellenőrzésének hibáit nem tűrhetjük, mivel a lejárt szavatosságú gyógyszerek súlyos egészségkockázatot jelentenek. Az MVI-t használják:

Blister csomagok : Tablettákhoz vagy kapszulákhoz használt színes alumínium- vagy műanyag blisztercsomagolások. A lejárati dátum (gyakran lézerrel gravírozott vagy kis betűtípussal nyomtatott) elrejthető a csomagolás pigmentje vagy felületi struktúrája miatt.

Üvegampullák és fiolák címkéi : Átlátszó vagy borostyán színű üvegfiolák papír- vagy műanyagcímkevel (fehér, kék vagy zöld színben kapható). A tintafolódás vagy a címke görbülete, valamint a színes háttér nehezítheti az adatok olvasását.

Orvostechnikai eszközök csomagolása : Steril csomagolás fecskendőkhöz, sebtapaszokhoz vagy műtéti eszközökhöz. Színes Tyvek® vagy műanyagfóliák (láthatóság vagy márkaérdek miatt használják) fényelnyelő képessége miatt a nyomtatott lejárati dátum halvány lehet.

2.3 Kozmetikai és szépségápolási ipar

A kozmetikai termékek (pl. krémek, samponok és parfümök) rövid éle tartósságúak, és szigorú címkézési előírások vonatkoznak rájuk. Az MVI-t alkalmazzák:

Műanyag tubusok és üvegek : Színes HDPE vagy PET palackok (pl. rózsaszín krémekhez, zöld az organikus termékekhez). A dátumkódok (gyakran a fenéken vagy oldalon nyomtatva) eltűnhetnek a csomagolás színétől, ha a megvilágítás nincs megfelelően beállítva.

Üveg tartályok : Parfüm vagy szérumos üvegek színes üvegből (pl. borostyánszín a komponensek védelméhez). A sötét üvegfelületeken lézerrel feltüntetett dátumok különösen nehezen felismerhetők célzott megvilágítás nélkül.

3. Megoldások színes csomagolásból adódó fényforrásproblémákra

Az MVI sikeressége dátumfelismerésnél a megfelelő fényforrás kiválasztásán múlik – olyan fényforrás, amely csökkenti a színes csomagolásból adódó visszaverődést/elnyelést, és maximalizálja a dátumkód és háttér közötti kontrasztot. A fényforrásokat a csomagolás színének , kód típusa (nyomtatott/lézeres) , és tinta/pigment tulajdonságai alapján választják ki. Alább néhány bizonyítékokon alapuló megoldás gyakori színes csomagolási esetekre:

3.1 Vörös csomagolás: A zöld fény alkalmazásával csökkenthető az elnyelés

A piros csomagolás a pirosat kivéve a fény összes hullámhosszát elnyeli. Ez azt jelenti, hogy a piros fényforrások világosnak mutatják a csomagolást, és elfakítják a dátumkódokat (különösen, ha piros vagy sötét színű tussal nyomtatták). Ennek megoldásához:

Válasszon zöld fénykibocsátó diódákat (LED-eket) : A zöld fény (hullámhossz: 520–560 nm) a piros komplementer színe – a piros csomagolás elnyeli a zöld fényt, míg a sötét színű dátumkódok (pl. fekete tinta) minimálisan verik vissza a zöld fényt. Ez magas kontrasztú képet eredményez: a piros csomagolás sötétnek tűnik (az elnyelés miatt), és a dátumkód egyértelmű, éles jelölésként kiemelkedik.

Alkalmazási példa : Piros műanyag nassolnivaló zacskókhoz, melyek fekete tintasugaras dátummal vannak ellátva, egy sárga LED gyűrűs fényforrás (a csillogás elkerülése érdekében 45°-os szögben elhelyezve) biztosítja, hogy a zacskó piros felülete elsötétedjen, és a fekete dátumkód könnyen felismerhető legyen a kamerák számára.

3.2 Kék Csomagolás: Csatlakoztasson sárga fényt a csillogás csökkentéséhez

A kék csomagolás erősen visszatükrözi a kék fényt, ami csillogást okozhat, és nehezen láthatóvá teheti a dátumkódokat – különösen, ha a csomagolás fényes (pl. műanyag palackok). A kék fényforrások fokozzák ezt a csillogást, míg a sárga fény (a kék komplementer színe) ideális megoldást nyújt:

Használjon sárga LED-eket (hullámhossz: 580–595 nm) : A kék csomagolás elnyeli a sárga fényt, csökkentve a csillogást, és elsötétíti a háttér színét. A fehér, fekete vagy szürke tinta használatával nyomtatott dátumkódok másképp verik vissza a sárga fényt, mint a csomagolás, így létrejön az egyértelmű kontraszt.

Polarizátorok használata kiegészítésként : Fényes kék műanyag csomagolás esetén (pl. samponos üveg), kombinálja a sárga LED-eket polarizációs szűrővel. A szűrő eltávolítja a csomagolás felületéről visszatükröződő fényt (csillogást), biztosítva, hogy a kamera csak a dátumkód által szórt fényt rögzítse.

3.3 Fekete vagy sötét színű csomagolás: Kontraszt növelése fehér vagy közeli infravörös (NIR) fény segítségével

A fekete vagy sötétbarna csomagolás (pl. sörös dobozok, csokoládédobozok) elnyeli a látható fény nagy részét, emiatt a nyomtatott szavatossági idő (gyakran világos színű, például fehér vagy sárga festékkel) nehezen különböztethető meg. Két hatékony megoldás létezik:

Fehér LED-fények diffúzorral : A fehér fény teljes hullámhossztartományt bocsát ki, és a diffúzor enyhíti a fényt, elkerülve a túl világos pontokat. A sötét csomagolás elnyel némi fehér fényt, de a világos színű festékek erősen visszatükrözik azt – így nagy kontrasztú képet hozva létre, ahol a szavatossági idő világosan látható a sötét háttér előtt. Ez jól működik tintasugaras vagy pecsételt kódoknál fekete kartonon (pl. gabonapelyhes dobozok).

Közeli infravörös (NIR) fény (hullámhossz: 700–1100 nm) : Lézeres kódokhoz sötét műanyagon vagy fémfelületen (pl. fekete alumínium dobozokon), az NIR fény ideális. A lézeres jelölés megváltoztatja a csomagolás felületi struktúráját (nem festéket hord fel), és az NIR fény kiemeli ezeket a struktúrabeli különbségeket – még akkor is, ha a csomagolás és a kód színe megegyezik a látható fényben. Az NIR fény áthatol a felület apró hibáin (pl. karcolatok sötét üvegeken), amelyek zavarhatnák a látható fényben végzett ellenőrzést.

3.4 Átlátszó vagy enyhén színezett műanyag: Törés csökkentése koaxiális világítással

Átlátszó vagy enyhén színezett műanyag (pl. átlátszó italos üvegek, borostyánszínű gyógyszeres üvegek) fénytörést okoz – a fény megtörik, amikor áthalad a csomagoláson, ami eltorzítja a dátumkód alakját. Ennek kezelésére:

Koaxiális világítás (párhuzamos fényforrások) : A koaxiális világítás a kamera lencséjének ugyanazon tengelye mentén bocsát ki fényt, ezzel minimalizálva a fény megtörését, mivel az egyenesen halad át a transzparens csomagoláson. Színes műanyaghoz (pl. borostyánszínű üveg ampullákhoz) olyan koaxiális világítást kell párosítani, amelynek hullámhossza illeszkedik a tinta reflektivitásához. Például a borostyánszínű műanyag elnyeli a kék fényt, de átereszti a sárga fényt – így egy sárga koaxiális világítás áthatol a műanyagon, és a fehér tintával nyomtatott szavatossági idő kódokról visszatükröződve láthatóvá válik.

Alkalmazási példa : Átlátszó műanyag vízpalackokhoz, melyek alján fekete nyomtatott szavatossági idő található, egy fehér koaxiális világítás megszünteti a palack ívelt felületéről visszaverődő fénytörést, biztosítva, hogy a szavatossági idő élesen és torzításmentesen jelenjen meg a kamera képén.

4. Következtetés

A gépi látás ellenőrzése elengedhetetlenné vált a pontos gyártási dátum érzékeléséhez a élelmiszeriparban, gyógyszeriparban és kozmetikai iparágakban, ahol a szabályozási előírások és a termékbiztonság elsődleges fontosságú. A színes csomagolás azonban továbbra is jelentős kihívást jelent, mivel képes a fény elnyelésére, visszaverésére vagy szórására – ezzel csökkentve a kód láthatóságát. A kiegészítő színek alapján kiválasztott fényforrások használatával (pl. zöld a piros csomagoláshoz, sárga a kék csomagoláshoz), a közeli infravörös tartomány (NIR) alkalmazásával sötét felületekhez, valamint koaxiális fényforrások használatával átlátszó anyagoknál a gyártók képesek az interferencia kiküszöbölésére és megbízható, magas pontosságú dátumellenőrzés elérésére. Ahogy a csomagolási tervek egyre összetettebbé válnak (pl. fémes felületek, több színű grafikák), a jövőbeli fejlesztések az adaptív világítórendszerek terén – amelyek mesterséges intelligenciával automatikusan állítják be a hullámhosszot és a fényerősséget – tovább javítják majd a gépi látás dátumfelismerésének hatékonyságát és alkalmazhatóságának sokoldalúságát.