Công nghệ in phun kiểm tra trên lon thiếc 1 lít: Chìa khóa để nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả truy xuất nguồn gốc.

Đằng sau đoạn mã in phun nhỏ bé ấy là một hệ thống kiểm soát chất lượng khổng lồ.

Trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, lon thiếc 1 lít là một hình thức đóng gói phổ biến, được ưa chuộng nhờ khả năng niêm phong và chống ăn mòn tuyệt vời. In phun mực, với vai trò là phương tiện truyền tải thông tin nhận dạng và truy xuất nguồn gốc sản phẩm, có tác động trực tiếp đến hình ảnh thương hiệu và sự tuân thủ thị trường của công ty.

Nhờ những tiến bộ công nghệ, việc kiểm tra in phun đã phát triển từ phương pháp kiểm tra thủ công bằng mắt thường sang các hệ thống kiểm tra tự động dựa trên thị giác máy tính, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả và độ tin cậy của dây chuyền sản xuất.

1. Đặc điểm của hộp thiếc và thách thức in phun

Thiếc tấm (thép mạ thiếc), với các đặc tính cơ học tuyệt vời và khả năng bịt kín tốt, là vật liệu được ưa chuộng cho bao bì sản phẩm cao cấp. Nó không chỉ chắc chắn và cứng cáp, chống vỡ mà còn ngăn chặn hiệu quả khí, hơi ẩm, ánh sáng và giữ được hương vị, bảo vệ chất lượng của sản phẩm bên trong.

Quy trình sản xuất lon thiếc khá hoàn thiện, và chúng có thể được tạo thành nhiều hình dạng khác nhau để đáp ứng nhu cầu đóng gói của các sản phẩm khác nhau.

Việc in phun trên chất liệu này gặp phải nhiều thách thức. Bề mặt nhẵn của thiếc và độ bám dính giữa lớp thiếc và mực in ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của bản in phun. Các phương pháp in phun truyền thống thường gặp phải các vấn đề như mực bị đứt đoạn, đứt đường kẻ và độ bám dính không đủ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỷ lệ nhận diện mã QR.

Ngoài ra, các yếu tố như rung động, thay đổi ánh sáng trong môi trường sản xuất và sai lệch vị trí lon đều gây khó khăn cho độ chính xác của việc kiểm tra in phun.

2. Các nguyên tắc kỹ thuật chính của kiểm tra in phun

Các hệ thống kiểm tra in phun hiện đại sử dụng phương pháp xử lý nhiều lớp, chia nhỏ quy trình kiểm tra thành nhiều giai đoạn để phân tích chi tiết và từng bước.

Thu thập và tiền xử lý hình ảnh

Việc thu được hình ảnh chất lượng cao là yếu tố cơ bản trong quá trình kiểm tra. Thiết bị kiểm tra chuyên nghiệp thường được trang bị camera công nghiệp và hệ thống chiếu sáng chuyên dụng để đảm bảo thu được hình ảnh in phun rõ nét. Ví dụ, một số hệ thống sử dụng camera công nghiệp với khoảng cách làm việc 200mm, kết hợp với các nguồn sáng được bố trí đối xứng, chiếu sáng sản phẩm cần kiểm tra ở khoảng cách làm việc 50mm.

Giai đoạn tiền xử lý ảnh bao gồm các bước như chuyển đổi sang ảnh xám, nhị phân hóa, giảm nhiễu và hiệu chỉnh độ nghiêng, nhằm mục đích cải thiện chất lượng hình ảnh và cho phép các ký tự được hiển thị tương đối rõ ràng. Hiệu quả xử lý ở giai đoạn này ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của việc phân đoạn và nhận dạng ký tự tiếp theo. Định vị và phân đoạn ký tự

Định vị ký tự là một bước quan trọng trong quá trình nhận dạng. Các hệ thống tiên tiến sử dụng phương pháp MSER (Maximally Stable Extremal Regions) để định vị vùng ký tự ban đầu, tiếp theo là định vị chính xác hơn bằng phương pháp các thành phần liên thông. Các thuật toán phân đoạn chuyên dụng được sử dụng để đảm bảo phân đoạn chính xác, được thiết kế riêng cho đặc điểm của các ký tự được in bằng máy in phun ma trận điểm.

Đối với các bản in phun chứa cả ký tự cố định và ký tự biến đổi, hệ thống trước tiên xác định vị trí của từ khóa thông qua phương pháp so khớp mẫu, sau đó tính toán vị trí chính xác của các ký tự biến đổi. Phương pháp này dần dần thu hẹp vùng phát hiện, cải thiện độ chính xác định vị.

Trích xuất và so sánh đặc trưng

Ở giai đoạn trích xuất đặc trưng, ​​hệ thống chia mẫu in phun thành nhiều ảnh con, mỗi ảnh chứa một ký tự, sau đó trích xuất vectơ đặc trưng của mỗi ký tự. Các vectơ đặc trưng này chứa thông tin đặc trưng chi tiết của các ký tự, chẳng hạn như cách bố trí ma trận điểm và hình dạng đường viền.

Quá trình so sánh không chỉ đơn giản là so sánh hình ảnh mà còn là kiểm tra các vectơ đặc trưng của các ảnh phụ tương ứng, phân tích các thay đổi của điểm đặc trưng, ​​bao gồm các điểm hao mòn, các điểm khớp và các chấm mực mới được thêm vào. Phương pháp so sánh dựa trên vectơ đặc trưng này cải thiện độ chính xác so sánh ngay cả khi các bộ phận của bản in phun bị hỏng.

Nhận dạng ký tự và phân tích khuyết tật

Ở giai đoạn nhận dạng ký tự, các hệ thống hiện đại thường sử dụng các thuật toán học sâu như Mạng nơ-ron tích chập (CNN). Các thuật toán này cải thiện độ chính xác phát hiện đồng thời đảm bảo hiệu suất thời gian thực, đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất thời gian thực cao và độ chính xác cao.

Ở giai đoạn phân tích lỗi, hệ thống đánh giá toàn diện các vấn đề chất lượng khác nhau của bản in phun, bao gồm: chiều rộng ký tự không đạt yêu cầu, chiều cao ký tự không đạt yêu cầu, khoảng cách ký tự không đạt yêu cầu, góc ký tự không đạt yêu cầu, ký tự mờ hoặc không rõ nét, và thiếu ký tự.

3. Các thành phần phần cứng của hệ thống phát hiện in phun

Một hệ thống phát hiện in phun hoàn chỉnh bao gồm một số thành phần phần cứng quan trọng, mỗi thành phần thực hiện chức năng riêng của mình đồng thời hoạt động phối hợp với nhau.

Camera thông minh công nghiệp đóng vai trò là "đôi mắt" của hệ thống, thường sử dụng camera đơn sắc tốc độ cao, độ phân giải cao, kết hợp với ống kính độ phân giải cao, độ méo thấp. Những camera này có thể nhanh chóng thu lại hình ảnh in phun trên các thùng chứa đang di chuyển, đảm bảo không bỏ sót bất kỳ lỗi nào do tốc độ dây chuyền sản xuất.

Hệ thống chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng đối với chất lượng hình ảnh. Ánh sáng phù hợp có thể giảm thiểu phản xạ và bóng, làm nổi bật độ tương phản giữa bản in phun và nền. Các giải pháp phổ biến bao gồm bố trí đối xứng các nguồn sáng RGB hoặc nguồn sáng bề mặt chiếu từ phía sau hộp đựng.

Bộ xử lý và điều khiển là bộ não của hệ thống, thường là một máy tính công nghiệp, chịu trách nhiệm xử lý hình ảnh, đánh giá kết quả và đưa ra lệnh. Thuật toán hiệu quả đảm bảo hệ thống có thể hoàn thành việc phát hiện và đánh giá trong vòng mili giây.

Cơ chế loại bỏ là bộ phận thực thi cuối cùng của hệ thống, thường bao gồm một xi lanh thủy lực và một thanh đẩy, được kết nối với máy tính điều khiển công nghiệp. Khi phát hiện sản phẩm lỗi, nó sẽ tự động được đẩy ra khỏi dây chuyền sản xuất. Cơ chế này đảm bảo rằng sản phẩm lỗi không xâm nhập vào thị trường.

4. Tiêu chuẩn chất lượng và quy trình tiêu chuẩn hóa để kiểm tra in phun

Kiểm tra chất lượng in phun không chỉ đơn thuần là đánh giá "tốt" hay "xấu", mà là một đánh giá khách quan dựa trên các tiêu chuẩn chất lượng rõ ràng.

Tiêu chuẩn về tính toàn vẹn của bản in phun

Bản in phun đạt tiêu chuẩn phải không có lỗi thiếu bản in và thông tin in phải đầy đủ và chính xác. Hệ thống phát hiện các lỗi thiếu bản in, bản in không đầy đủ (thiếu hơn 15% được coi là lỗi), hình ảnh trùng lặp, lỗi ký tự và lệch mực. Những tiêu chuẩn này đảm bảo khả năng đọc cơ bản của bản in phun.

Tiêu chuẩn về độ bám dính và độ bền

Đối với lon thiếc, độ bám dính của bản in phun là đặc biệt quan trọng. Bản in phun chất lượng cao cần phải vượt qua một số bài kiểm tra độ bền:

• Thử nghiệm bằng cồn: Không có hiện tượng đổi màu hoặc nhòe sau khi lau bằng cồn nồng độ 75%.

• Thử nghiệm bằng cách chà xát ngón tay cái: Vẫn rõ ràng và dễ đọc sau 15 lần chà xát liên tiếp bằng ngón tay.

• Kiểm tra băng: Không bong tróc hay mất mực sau khi dán và tháo băng 3M 600.

Tiêu chuẩn tỷ lệ công nhận

Tỷ lệ nhận diện mã máy như mã QR và mã DM là một chỉ số quan trọng. Bản in phun chất lượng cao cần có độ tương phản cao và ma trận điểm đồng đều để đảm bảo thiết bị quét có thể đọc hiệu quả. Các cạnh ma trận điểm rõ nét và không bị lem mực là đặc điểm của bản in phun chất lượng cao.

5. Quy trình và các bước thực hiện kiểm tra in phun

Việc triển khai thành công hệ thống kiểm tra in phun đòi hỏi phải tuân theo quy trình khoa học để đảm bảo tích hợp liền mạch với dây chuyền sản xuất.

Việc tích hợp và lắp đặt hệ thống là bước đầu tiên. Lắp đặt hệ thống kiểm tra hình ảnh in phun trên dây chuyền sản xuất, đảm bảo định vị chính xác camera, nguồn sáng và cơ cấu loại bỏ sản phẩm lỗi. Hệ thống nên được lắp đặt sau máy in phun để có thể phát hiện chất lượng bản in phun ngay lập tức.

Trong giai đoạn cấu hình tham số và học mẫu, người vận hành thiết lập các tham số phát hiện thông qua giao diện thân thiện với người dùng. Các hệ thống hiện đại thường sử dụng các công cụ học tập thông minh; chỉ cần thiết lập một mẫu sản phẩm đạt tiêu chuẩn là máy có thể tự động học và nắm vững các tiêu chí đánh giá.

Trong giai đoạn thực thi phát hiện, khi lon cần kiểm tra đi qua dưới camera, cảm biến sẽ kích hoạt camera chụp ảnh, và hệ thống sẽ thực hiện phân tích in phun theo thời gian thực. Quá trình này hoàn toàn tự động và không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của dây chuyền sản xuất.

Xử lý kết quả và phản hồi là các bước cuối cùng. Dựa trên kết quả kiểm tra, hệ thống sẽ loại bỏ các sản phẩm lỗi khỏi dây chuyền sản xuất và ghi lại dữ liệu kiểm tra, tạo cơ sở cho việc giám sát quy trình sản xuất và truy xuất nguồn gốc chất lượng.

Với sự tiến bộ của công nghệ, công nghệ kiểm tra mã vạch in phun đang hướng tới sự thông minh và hiệu quả hơn. Các hệ thống trong tương lai sẽ tích hợp các thuật toán trí tuệ nhân tạo mạnh mẽ hơn, không chỉ xác định các lỗi mã vạch mà còn dự đoán nhu cầu bảo trì máy in phun, ngăn ngừa các vấn đề về chất lượng trước khi chúng xảy ra.

Đối với các công ty sản xuất, đầu tư vào hệ thống kiểm tra mã hóa bằng công nghệ in phun tiên tiến không chỉ là biện pháp kiểm soát chất lượng cần thiết mà còn là lựa chọn chiến lược để nâng cao hình ảnh thương hiệu và bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng.

Thông qua các phương pháp kiểm tra khoa học, mỗi lon thiếc 1 lít xuất xưởng đều có đầy đủ hồ sơ nhận dạng, đảm bảo độ tin cậy cho việc truy xuất nguồn gốc chất lượng sản phẩm.