Maskinseende för inspektion av produktionsdatum på förpackningar: TILLÄMPNINGAR OCH LÖSNINGAR FÖR BELYSNING VID FÄRGYTOR

1. inledning

Inom modern tillverkning och logistik är exakt identifiering av produktionsdatum på produkternas förpackningar avgörande för att säkerställa produktsäkerhet, efterlevnad av regelverk samt för att hantera lagerhållningens livscykel. Manuell granskning, som tidigare var den främsta metoden, är mottaglig för mänskliga fel, har låg effektivitet och höga arbetskostnader – begränsningar som maskinseendesystem effektivt har bemött. Maskinseendeinspektion (MVI) för produktionsdatum använder högupplösta kameror, bildbehandlingsalgoritmer och specialiserad belysning för att automatiskt identifiera, läsa och verifiera datumkoder (t.ex. tryckta, lasergraverade eller inkjet) på förpackningar. En viktig utmaning i denna process uppstår när förpackningsytorna är färgade, eftersom pigment kan reflektera, absorbera eller sprida ljuset, vilket förvränger synligheten av datumkoderna och försämrar inspektionsnoggrannheten. Denna artikel utforskar de centrala produktkategorier där MVI används för datumidentifiering och beskriver anpassade belysningslösningar för att minska störningar från färgade förpackningar.

2. Kärnproduktkategorier för maskinvision för datuminspektion

Maskinvisionssystem för detektion av produktionsdatum används allmänt inom industrier där spårbarhet och hållbarhetsstyrning är oumbärliga. Nedan är de mest framträdande tillämpningsområdena:

2.1 Livsmedels- och dryckesindustrin

Flexibel förpackning : Påsar med snacks (t.ex. chips, kakor), godisförpackningar och påsar med frusna livsmedel. Dessa är vanligtvis tillverkade av färgglada plastfilmer (t.ex. röda, blå eller metalliserade) som kan orsaka bländning eller ljusabsorption.

Stela behållare : Plastflaskor (t.ex. läsk, juice), glasburkar (t.ex. sylt, saucer) och aluminiumburkar (t.ex. öl, energidrycker). Färgad plast (t.ex. grön för läskflaskor) eller ogenomskinliga metaller döljer ofta datumkoder som är tryckta med lågkontrastfärg.

Förpackningar av papper : Müslibackar, påsar för bröd och takeout-behållare. Brunt kraftpapper eller tryckt kartong (med levande grafik) kan skapa bakgrundsbrus, vilket gör det svårt att skilja datum från bläckstråleskrivare eller stämplar.

2.2 Läkemedels- och hälsovårdindustrin

På grund av hälsofarorna med utgångna läkemedel kräver läkemedelsindustrin nolltolerans för fel vid datumkontroll. MVI används för:

Blisterskäl : Färgade aluminium- eller plastblisterlådor för piller eller kapslar. Datumkoder (ofta lasergraverade eller tryckta med små tecken) kan döljas av förpackningens pigment eller struktur.

Etiketter på ampuller och flakonflaskor : Transparenta eller ämberglassflaskor med papper eller plastetiketter (i färger som vit, blå eller grön). Bleknande tryck eller krökta etiketter, tillsammans med färgglada bakgrunder, kan störa kodläsning.

Förpackning av medicintekniska produkter : Sterila förpackningar för sprutor, plåster eller kirurgiska verktyg. Färgat Tyvek eller plastfolier (använda för synlighet eller varumärkesigenhet) kan absorbera ljus, vilket gör tryckta utgångsdatum svaga.

2.3 Kosmetika- och personlig vårdindustrin

Kosmetika (t.ex. krämer, schamponer och parfymer) har kort hållbarhet och strikta märkningskrav. MVI används för:

Plaströr och plastflaskor : Färgade HDPE- eller PET-flaskor (t.ex. rosa för lotions, grön för ekologiska produkter). Datumkoder (ofta tryckta på botten eller sidan) kan tvättas bort av förpackningens färg om belysningen är felaktigt inställd.

Glasbehållare : Parfym- eller sérumflaskor med tonat glas (t.ex. ämbergult för att skydda ingredienser). Datum som är lasermarkerade på mörka glasytor är särskilt svåra att upptäcka utan riktad belysning.

3. Lösningar för ljuskällor vid störningar från färgade förpackningar

Framgången för MVI för datumdetektering hänger på att välja rätt ljuskälla – en som minimerar reflektion/absorption från färgade förpackningar och maximerar kontrasten mellan datumkoden och dess bakgrund. Ljuskällor väljs utifrån förpackningsfärg , kodtyp (tryckt/laser) , och bläck/pigmentegenskaper . Nedan finns evidensbaserade lösningar för vanliga scenarier med färgade förpackningar:

3.1 Röd förpackning: Överkomma absorption med gröntt ljus

Röd förpackning absorberar de flesta ljusvåglängder utom röd, som den reflekterar. Det innebär att röda ljuskällor gör att förpackningen ser ljus ut, vilket bleker ut tidskoder (särskilt om de är tryckta i röd eller mörk färg). För att lösa detta:

Välj gröna lysdioder (LED) : Grönt ljus (våglängd: 520–560 nm) är komplementärfärg till röd – röd förpackning absorberar grönt ljus, medan mörka tidskoder (t.ex. svart bläck) reflekterar minimalt grönt ljus. Det skapar en bild med hög kontrast: den röda förpackningen ser mörk ut (på grund av absorption), och tidskoden framträder som en tydlig och skarp markering.

Tillämpnings exempel : För röda plastkassar med svart inkjet-tidskod, säkerställer en grön LED-ringbelysning (placerad i en vinkel på 45° för att undvika reflektioner) att den röda ytan mörknar, vilket gör att de svarta tidskoderna lätt kan upptäckas av kameran.

3.2 Blå förpackning: Minska reflektioner med gult ljus

Blå förpackning reflekterar blått ljus starkt, vilket leder till bländning som kan gömma datumkoder – särskilt om förpackningen är blank (t.ex. plastflaskor). Blåa ljuskällor förstärker denna bländning, medan gult ljus (komplementärt till blått) erbjuder en optimal lösning:

Använd gula LED-dioder (våglängd: 580–595 nm) : Blå förpackning absorberar gult ljus, vilket minskar bländning och mörknar bakgrunden. Datumkoder tryckta med vitt, svart eller grått bläck reflekterar gult ljus olika jämfört med förpackningen, vilket skapar tydlig kontrast.

Komplettera med polarisationsfilter : För blank blå plast (t.ex. schampo flaskor), kombinera gula LED-dioder med ett polariseringsfilter. Filter eliminerar spegelreflexer (bländning) från förpackningens yta, vilket säkerställer att kameran endast fångar upp diffuserat ljus från datumkoden.

3.3 Svart eller mörkfärgad förpackning: Förbättra kontrasten med vitt eller nära infrarött (NIR) ljus

Svart eller mörkbrun förpackning (t.ex. burkar med öl, chokladaskar) absorberar det mesta synliga ljuset, vilket gör tryckta datumkoder (ofta i ljusa färger som vitt eller gult) svåra att urskilja. Det finns två effektiva lösningar:

Vita LED-lampor med diffusorer : Vitt ljus avger ett fullständigt spektrum av våglängder, och en diffusor gör ljuset mjukare för att undvika hotspots. Mörk förpackning absorberar en del av det vita ljuset, men ljusa färger reflekterar det kraftigt – vilket skapar en bild med hög kontrast där datumkoden framträder ljus mot en mörk bakgrund. Detta fungerar bra för inkjet- eller stämplade koder på svart kartong (t.ex. müslibackar).

Nära infrarött (NIR) ljus (våglängd: 700–1100 nm) för lasermarkerade koder på mörk plast eller metall (t.ex. svarta aluminiumburkar) är NIR-ljus idealiskt. Lasermarkering förändrar förpackningens ytstruktur (istället för att lägga till färg), och NIR-ljus visar upp dessa strukturkillnader – även om förpackningen och koden har samma färg i synligt ljus. NIR tränger också igenom mindre ytfel (t.ex. repor på mörka flaskor) som skulle störa inspektion med synligt ljus.

3.4 Transparent eller tonad plast: Minska brytning med koaxiala lampor

Transparent eller lätt tonad plast (t.ex. klara dryckesflaskor, brunmedicinflaskor) orsakar ljusbrytning – böjning av ljusstrålar när de passerar genom förpackningen, vilket förvränger datumkodens form. För att åtgärda detta:

Koaxiala lampor (parallella ljuskällor) : Koaxiala lampor avger ljus längs samma axel som kamerans lins, vilket minimerar brytning genom att säkerställa att ljuset färdas rakt igenom förpackningen. För färgat plastmaterial (t.ex. åmberglasskärl), kombinera koaxiala lampor med en våglängd som matchar tryckets reflektivitet. Till exempel absorberar åmberglass blått ljus men släpper igenom gult ljus – därför kommer ett gult koaxialt ljus att gå igenom plasten och reflekteras av vitt tinte med t.ex. ett datum, vilket gör det synligt.

Tillämpnings exempel : För genomskinliga plastflaskor med svart tryckt datum på botten, eliminerar vitt koaxialt ljus brytning från flaskans böjda yta, vilket säkerställer att datumkoden framstår skarp och ovanför i kamerans bild.

4. slutsats

Inspektion med maskinsyn har blivit oumbärlig för att säkerställa exakt identifiering av produktoppgifter inom livsmedels-, läkemedels- och kosmetikaindustrin, där efterlevnad av regler och produktsäkerhet är av största vikt. Färgglada emballage utgör dock en stor utmaning på grund av deras förmåga att absorbera, reflektera eller sprida ljus – vilket påverkar kodens synlighet negativt. Genom att välja ljuskällor baserat på komplementära färger (t.ex. grön för rött emballage, gult för blått emballage), använda NIR för mörka ytor samt koaxiala lampor för transparenta material kan tillverkare eliminera störningar och uppnå tillförlitlig och högprecisionstillverkning. När emballagedesigner blir allt mer komplexa (t.ex. metalliska ytbehandlingar, flerfärgsgrafik) kommer framtida framsteg inom adaptiva belysningssystem – utrustade med AI för att automatiskt justera våglängd och intensitet – ytterligare förbättra effektiviteten och mångsidigheten hos maskinsynssystem för datumidentifiering.