Làm thế nào để phát hiện vật lạ trong chai nước giải khát?

Phát hiện dị vật trong đồ uống đóng chai là một bước quan trọng trong sản xuất an toàn thực phẩm. Hiện nay, các công nghệ phát hiện chính thống đã đạt được mức độ tự động hóa cao, giúp xác định và loại bỏ hiệu quả các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn. Dưới đây là một số phương pháp phát hiện cốt lõi.

Phương pháp phân tích dựa trên chuỗi hình ảnh: Các phương pháp này phân tích nhiều hình ảnh được chụp liên tiếp trong khi chai đang chuyển động, sử dụng nguyên lý "các vật thể lạ di chuyển so với chai".

Biểu diễn Phân biệt và Phân tán bằng Camera Kép: Một phương pháp bao gồm việc đặt camera ở hai vị trí khác nhau trên dây chuyền sản xuất để chụp ảnh cùng một chai chất lỏng bị úp ngược tại các thời điểm khác nhau. Các thuật toán xử lý hình ảnh phức tạp (chẳng hạn như hiệu chuẩn vùng phát hiện hiệu quả và biểu diễn phân tán hình ảnh) được sử dụng để xác định các vùng bất thường trên cả hai hình ảnh. Cuối cùng, bằng cách so sánh, các vùng kết nối chồng lên nhau trong hai hình ảnh (thường là các vết xước hoặc khuyết tật cố hữu trên chai) sẽ được loại bỏ, do đó xác định chính xác các vùng vật thể lạ còn lại.

Phát hiện tiếp theo dao động: Một kỹ thuật mới hơn khác liên quan đến việc để chai dao động qua lại trên một cơ chế dao động. Điều quan trọng là chai, máy ảnh và nguồn sáng đều được cố định vào cơ chế dao động, duy trì vị trí tương đối hoàn toàn tĩnh trong quá trình dao động. Theo cách này, chất lỏng bên trong chai lắc lư, khiến các vật thể lạ di chuyển, trong khi máy ảnh chụp được một chuỗi hình ảnh rõ ràng và ổn định. Sử dụng phân tích sự khác biệt hình ảnh, các vật thể lạ chuyển động có thể dễ dàng được phát hiện. Một ưu điểm đáng kể của phương pháp này là cơ chế dao động có thể dừng lại trong thời gian ngắn tại một số điểm nhất định, tại thời điểm đó bề mặt chất lỏng dần ổn định, nhưng các vật thể lạ nổi hoặc lơ lửng vẫn sẽ di chuyển chậm, do đó được phát hiện hiệu quả, khắc phục khó khăn trong việc phát hiện các vật thể lạ nổi trong các phương pháp truyền thống.

Phương pháp phân tích dựa trên tính chất quang học

Các phương pháp này tập trung vào việc phân tích các phản ứng khác nhau của vật lạ và bản thân chai lọ với ánh sáng.

Chiếu sáng và Phân tích Đa phổ: Một công nghệ tiên tiến sử dụng bộ phận chiếu sáng với bề mặt phát quang phẳng, nhưng bản chất của nó nằm ở chỗ ánh sáng được phát ra từ các vị trí khác nhau trên bề mặt phát quang, với các hướng phát xạ và dải bước sóng khác nhau. Khi ánh sáng đi qua vật chứa, các khuyết tật trên bề mặt vật chứa (như vết xước) và các vật lạ bên trong (như tạp chất) sẽ có những tác động khác nhau lên ánh sáng. Các khuyết tật thường khiến ánh sáng khúc xạ ở một góc nhất định, trong khi các vật lạ chủ yếu gây ra sự hấp thụ hoặc tán xạ ánh sáng. Sau khi camera chụp ảnh, hệ thống xử lý hình ảnh sẽ tách và đánh giá thông tin từ các kênh bước sóng khác nhau, phân biệt hiệu quả các khuyết tật trên thân chai với các vật lạ bên trong.

Phân tích Định vị Quay (đối với chất lỏng có độ nhớt cao): Đối với các sản phẩm có độ nhớt cao như gel, phương pháp dừng quay truyền thống không hiệu quả do chất lỏng có độ lưu động kém. Một giải pháp là xoay vật chứa trong suốt và liên tục thu thập nhiều khung hình ảnh. Vị trí của khuyết tật mục tiêu được trích xuất từ ​​các khung hình liền kề. Nếu khuyết tật là vết xước cố định ở bên ngoài chai, vị trí của nó trong khung hình tiếp theo có thể được dự đoán chính xác dựa trên góc quay và bán kính của chai, với vị trí dự đoán gần khớp với vị trí thực tế. Tuy nhiên, nếu khuyết tật là vật lạ bên trong, vị trí dự đoán và vị trí thực tế sẽ lệch đáng kể do quỹ đạo khác nhau của nó so với thân chai. Hai vị trí này có thể được phân biệt hiệu quả bằng cách tính toán diện tích chồng lấn giữa hai vị trí.

Công nghệ phát hiện khác

Hệ thống phát hiện tia X: Ví dụ, máy phát hiện tia X sử dụng nguyên lý truyền tia X để phát hiện các vật thể lạ khác nhau như kim loại, thủy tinh, sỏi và xương. Công nghệ này không chỉ có thể phát hiện vật thể lạ mà còn đồng thời kiểm tra tính toàn vẹn của bao bì và xem hàng hóa bên trong đã đầy hay chưa, rất lý tưởng cho các dây chuyền sản xuất tốc độ cao.

Phương pháp Spin-Stop: Đây là phương pháp truyền thống nhưng cổ điển hơn. Chai được quay ở tốc độ cao rồi dừng đột ngột. Chất lỏng bên trong tiếp tục chuyển động do quán tính, trong khi khuyết tật trên chai vẫn đứng yên. Bằng cách chụp và phân tích hình ảnh của vật thể chuyển động trong chất lỏng sau khi dừng đột ngột, có thể xác định được vật thể lạ. Các công ty như Seidonard và Bosch ở Đức có thiết bị tiên tiến dựa trên nguyên lý này.

Cách chọn giải pháp phát hiện: Để chọn phương pháp phù hợp, cần cân nhắc một số yếu tố:

Tính chất của chất lỏng: Chất lỏng dạng nước được ứng dụng rộng rãi nhất. Đối với chất lỏng có độ nhớt cao, chất lỏng chứa bọt khí hoặc chất lỏng mờ đục, cần đánh giá hiệu quả của các công nghệ khác nhau; công nghệ tia X thường dễ ứng dụng hơn.

Tốc độ sản xuất: Dây chuyền sản xuất tốc độ cao (ví dụ: hàng chục nghìn chai mỗi giờ) đòi hỏi hệ thống có tốc độ xử lý cao.

Đặc điểm của vật chứa: Chất liệu của chai (thủy tinh, nhựa PET), màu sắc (trong suốt, mờ, tối màu), hình dạng (đều đặn, không đều) và việc có sử dụng chai tái chế hay không (nhiều vết xước) đều ảnh hưởng đến kết quả phát hiện và lựa chọn giải pháp.

Các loại vật thể lạ: Xác định rõ ràng các loại vật thể lạ chính cần phát hiện (ví dụ: kim loại, thủy tinh, tóc, mảnh côn trùng, v.v.). Các công nghệ khác nhau có độ nhạy khác nhau đối với các loại vật thể lạ khác nhau.

Ngân sách chi phí: Bao gồm khoản đầu tư ban đầu vào thiết bị, chi phí bảo trì tiếp theo và chi phí đào tạo người vận hành.