Vizualni pregled z napravami za preverjanje datumov izdelave na embalaži: Uporabniške aplikacije in rešitve s svetlobnimi viri za obarvane površine

1. Uvod

V sodobni proizvodnji in logistiki je natančno prepoznavanje datumov proizvodnje na embalaži ključno za zagotavljanje varnosti izdelkov, skladnost z regulativnimi standardi in upravljanje življenjskih ciklov zalog. Ročni pregled, ki je nekoč bil glavna metoda, je nagnjen k človeškim napakam, nizki učinkovitosti in visokim stroškom dela – omejitve, ki jih sistemi strojnega vida rešujejo na učinkovit način. Sistem strojnega vida za preverjanje datumov proizvodnje (MVI) uporablja visokoločljive kamere, algoritme za obdelavo slik in posebno osvetlitev za samodejno zaznavanje, branje in preverjanje datumske kode (npr. tiskana, z lasersko oznaka ali z brizganjem barve) na embalaži. Pomembna težava pri tem postopku nastane, ko so površine embalaže obarvane, saj pigmenti lahko odbijajo, absorbirajo ali sipajo svetlobo, s čimer poslabšajo vidnost datumske kode in ogrozijo natančnost preverjanja. Članek raziskuje osnovne kategorije izdelkov, kjer se pri uporabi MVI za zaznavanje datuma uporabljajo, ter podrobno opisuje prilagojene rešitve osvetlitve za zmanjšanje motenj zaradi obarvane embalaže.

2. Osnovne kategorije izdelkov za preverjanje datumov s pomočjo strojnega vida

Sistemi strojnega vida za zaznavanje datumov izdelkov so široko uporabljeni v industriji, kjer sta sledljivost izdelkov in upravljanje z rokom trajanja nujna. Spodaj so predstavljena najpomembnejša področja uporabe:

2.1 Prehranska in pijačna industrija

Gnusno pakiranje : Vrečke s pribitki (npr. čips, piškoti), ovijalni papir za sladkarije in zavitki za zamrznjeno hrano. Te izdelujejo iz obarvanih plastičnih folij (npr. rdečih, modrih ali kovinskih), ki lahko povzročijo bleščanje ali absorpcijo svetlobe.

Toge posode : Plastične steklenice (npr. za gazirane pijače, sokove), steklene sklede (npr. za marmelade, omake) in aluminijaste pločevink (npr. za pivo, energijske pijače). Obarni plastični materiali (npr. zelena barva za steklenice s sodom) ali neprozorne kovine pogosto zakrivijo datumske kode, natisnjene s tiskarskimi barvami z nizkim kontrastom.

Papirnata embalaža : Škatle za žita, vrečke za kruh in posode za odnašanje hrane. Rjava kraft papirnata tkanina ali tiskana kartonasta embalaža (s svetlimi grafikami) lahko povzroči motnje v ozadju, kar oteži razločevanje datumov, natisnjenih z ink-jet ali žigosanih.

2.2 Farmacevtska in zdravstvena industrija

Pri zdravilih je potrebno popolnoma izključiti napake pri preverjanju datumov, saj lahko potekla zdravila povzročijo hude zdravstvene tveganja. MVI se uporablja za:

Blister pakete : Obarvane aluminijaste ali plastične blistanske embalaže za tablete ali kapsule. Datumske kode (pogosto izžgane z laserjem ali natisnjene z majhnimi pisavami) lahko barvni pigment ali struktura embalaže skrijejo.

Oznake na vialah in ampulah : Prozorne ali jantarne steklene vialke z listnimi ali plastičnimi nalepkami (v barvah, kot so bela, modra ali zelena). Zmazano tiskanje ali ukrivljenost nalepk, skupaj z obarvanimi ozadjem, lahko oteži branje kod.

Embalaža za medicinske naprave : Sterilna embalaža za injekcijske brizge, obvezne ali kirurška orodja. Obbarvani materiali Tyvek ali plastične folije (uporabljene za boljšo vidljivost ali blagovno znamko) lahko pogoltnejo svetlobo, zaradi česar so izpisani roki trajnosti slabše vidni.

2.3 Industrija kozmetike in osebne negovalne izdelkov

Kozmetični izdelki (npr. kreme, šamponi in parfumi) imajo kratko roko uporabnosti in stroga predpisana označevanja. MVI se uporablja za:

Plastične cevke in steklenice : Obarvane steklenice iz HDPE ali PET materiala (npr. rožnate za losjone, zelene za organske izdelke). Datumski kodi (pogosto natisnjeni na dnu ali strani) se lahko izperejo zaradi barve embalaže, če je osvetlitev napačno poravnana.

Steklena posoda : Steklenice za parfume ali serume z obarjenim steklom (npr. jantarjevo za zaščito sestavin). Datumi, označeni z laserjem na temnih steklenih površinah, so brez ciljane osvetlitve zelo težko zaznavni.

3. Rešitve s svetlobnimi viri za odpravo motenj zaradi obarjene embalaže

Uspeh MVI pri zaznavanju datuma temelji na izbiri ustrezne svetlobne vire – take, ki zmanjša odsev/požiranje svetlobe zaradi obarjene embalaže in poveča kontrast med datumskim kodom in njegovim ozadjem. Svetlobni viri se izbirajo glede na barvo embalaže, barvo embalaže , vrsto koda (natisnjen/laser) , in lastnosti barvnih pigmentov . Spodaj so predstavljene rešitve, ki temeljijo na dejstvih, za pogoste primere obarjene embalaže:

3.1 Rdeča embalaža: Premostitev absorpcije s pomočjo zelene svetlobe

Rdeča embalaža absorbira večino valovnih dolžin svetlobe, razen rdeče, ki jo odbija. To pomeni, da bodo rdeči svetlobni viri povzročili, da bo embalaža izgledala svetlo, kar bo izpraznilo datumsko kodo (zlasti če je natisnjena v rdeči ali temni barvi). Za rešitev tega:

Izberite zelene svetleče diode (LED) : Zelena svetloba (valovna dolžina: 520–560 nm) je komplementarna barva rdeči – rdeča embalaža absorbira zeleno svetlobo, medtem ko temno obarvane datumske kode (npr. črna barvila) odbijajo minimalno zelene svetlobe. To ustvarja visokokontrastno sliko: rdeča embalaža izgleda temno (zaradi absorpcije), datumska koda pa se prikaže kot jasna, ostro definirana značka.

Primer uporabe : Za rdeče plastične vrečke s črno inkjetno kodo datuma, zelena LED kольна svetloba (nameščena pod kotom 45°, da se prepreči odsev) zagotavlja, da bo rdeča površina vrečke potemnjena, kar naredi črno datumske kode enostavno zaznavne za kameru.

3.2 Modra embalaža: Zmanjšajte odsev z rumeno svetlobo

Modra embalaža močno odbija modro svetlobo, kar povzroča bleščanje, ki lahko prekriva datumsko kodo – še posebej, če je embalaža sijajna (npr. plastenke). Viri modre svetlobe bodo to bleščanje povečali, medtem ko rumena svetloba (dopolnilna k modri) ponuja optimalno rešitev:

Uporabite rumene LED diode (valovna dolžina: 580–595 nm) : Modra embalaža pogoltne rumeno svetlobo, zmanjša bleščanje in potemni ozadje. Datumske kode, natisnjene z belimi, črnimi ali sivimi barvami, bodo odbijale rumeno svetlobo drugače kot embalaža, kar ustvarja jasen kontrast.

Dopolnite z polarizatorji : Za sijajno modro plastiko (npr. plastenke za šampon) kombinirajte rumene LED diode s polarizacijskim filtrom. Filter odpravi odsev (bleščanje) z površine embalaže, kar zagotavlja, da kamera zajame samo razpršeno svetlobo s datumsko kodo.

3.3 Črna ali temno obarvana embalaža: izboljšajte kontrast z belo ali blizu infrardečo (NIR) svetlobo

Črna ali temno rjava embalaža (npr. pločevinka za pivo, škatle za čokolado) absorbira večino vidne svetlobe, zaradi česar je težko razločiti tiskane datumsko kode (pogosto v svetlih barvah, kot sta bela ali rumena). Obstajata dve učinkoviti rešitvi:

Beli LED viri svetlobe z difuzorji : Bela svetloba oddaja celoten spekter valovnih dolžin, difuzor pa omehča svetlobo, da se izognemo svetlim točkam. Temna embalaža absorbira del bele svetlobe, vendar svetlejše barve močno odbijajo svetlobo – posledično nastane slika z visokim kontrastom, kjer se datumsko številko jasno vidi na temni podlagi. To dobro deluje za ink-jet ali žigosane kode na črni kartonki (npr. škatle za kosilo).

Blizu infrardeča (NIR) svetloba (valovna dolžina: 700–1100 nm) za kode, označene z laserjem na temnem plastiku ali kovini (npr. črne aluminijaste pločevinke), je idealna NIR svetloba. Označevanje z laserjem spremeni teksturo površine embalaže (namesto da bi dodalo barvilo), NIR svetloba pa poudari te razlike v teksturi – tudi če sta embalaža in koda v vidni svetlobi iste barve. NIR svetloba lahko predruga tudi manjše napake na površini (npr. poškodbe na temnih steklenkah), ki bi motile preverjanje z vidno svetlobo.

3.4 Prozoren ali rahlo obarvan plastik: Zmanjšajte lom svetlobe z usmerjenimi svetlobami

Prozoren ali rahlo obarvan plastik (npr. prozorne steklenice za pijače, ambrne steklenice za tablete) povzroča lom svetlobe – ukrivljanje svetlobnih žarkov medtem, ko potujejo skozi embalažo, kar popači obliko datumsko kode. Za rešitev tega problema:

Usmerjene svetlobe (svetlobni viri v vzporednici) : Koaksialne luči oddajajo svetlobo vzdolž iste osi kot objektiv kamere, kar zmanjša lom svetlobe, saj potuje neposredno skozi prozorno embalažo. Za barvano plastiko (npr. jantarne stekleničke) uporabite koaksialne luči z valovno dolžino, ki ustreza odsevnosti barvila. Na primer, jantarne plastike absorbirajo modro svetlobo, vendar prepuščajo rumeno svetlobo – zato bo rumena koaksialna svetloba prešla skozi plastiko in se odbila od belih črnilnih datumskih kodb, kar bo naredilo kodo vidno.

Primer uporabe : Za prozorne plastične stekleničke z vodo z natisnjenimi črnimi datumi na dnu bo bela koaksialna svetloba odpravila lom na ukrivljeni površini stekleničke, kar bo zagotovilo, da bo datumsko številko v sliki kamere prikazano ostro in neizkrivljeno.

4. Zaključek

Vizualni pregled z računalniškim vidom je postal nepogrešljiv za zagotavljanje natančnega prepoznavanja datumov izdelave v prehranski, farmacevtski in kozmetični industriji, kjer sta skladnost z regulativami in varnost izdelkov na prvem mestu. Barvnate embalaže pa ostajajo ključna izziv zaradi njihove sposobnosti, da svetlobo absorbirajo, odbijajo ali pa jo razpršujejo – s čimer poslabšajo vidnost koda. S pravilno izbiro svetlobnih virov glede na komplementarne barve (npr. zelena za rdeče embalaje, rumena za modre embalaje), uporabo NIR za temne površine ter koaksialnimi svetilkami za prozorne materiale lahko proizvajalci odpravijo motnje in dosegajo zanesljiv in visokotnečen pregled datumov. Ko se oblikovne rešitve embalaje še naprej zapletajo (npr. kovinski premiki, večbarvne grafične oblike), bodo prihodnje inovacije v prilagodljivih osvetlitvenih sistemih – opremljenih z umetno inteligenco, ki samodejno prilagaja valovno dolžino in intenzivnost – dodatno izboljšale učinkovitost in prilagodljivost sistemov za detekcijo datumov z računalniškim vidom.