Kiểm tra trực quan máy in phun: "Đôi mắt đại bàng" và "Người canh gác chất lượng" của dây chuyền sản xuất hiện đại

Trên các dây chuyền sản xuất thông minh tốc độ cao, một hệ thống bảo vệ "thông tin nhận dạng" của mọi sản phẩm ở tốc độ mili giây.

Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, các thông tin trên bao bì sản phẩm như ngày sản xuất, hạn sử dụng, số lô, mã QR, v.v. không chỉ là chứng minh thư hợp pháp của sản phẩm mà còn là công cụ quan trọng giúp doanh nghiệp đạt được mục tiêu truy xuất nguồn gốc, chống hàng giả và quản lý chất lượng. Tuy nhiên, lỗi in phun là không thể tránh khỏi trong môi trường sản xuất tốc độ cao, và việc kiểm tra mẫu thủ công truyền thống không còn đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng.

Hệ thống kiểm tra trực quan bằng máy in phun đã xuất hiện để giải quyết nhu cầu này, trở thành người bảo vệ chất lượng của ngành sản xuất thông minh.

01 Nguyên tắc kỹ thuật: Hệ thống kiểm tra trực quan in phun đạt được "mắt đại bàng" như thế nào?

Về cơ bản, hệ thống kiểm tra trực quan in phun là một thiết bị kiểm tra tự động tích hợp công nghệ hình ảnh quang học, xử lý hình ảnh và nhận dạng mẫu. Quy trình làm việc của nó dựa trên hệ thống điều khiển vòng kín chính xác, có khả năng hoàn thành toàn bộ quá trình từ thu thập hình ảnh đến đánh giá chất lượng trong một thời gian cực kỳ ngắn.

Đầu tiên, hệ thống sẽ chụp ảnh in phun trên bề mặt sản phẩm bằng camera công nghiệp tốc độ cao trong điều kiện nguồn sáng cụ thể. Trong giai đoạn chụp ảnh quang học, việc thiết lập nguồn sáng đóng vai trò quan trọng, đảm bảo thu được hình ảnh rõ nét, độ tương phản cao bất kể ánh sáng môi trường thay đổi.

Hệ thống xử lý hình ảnh sau đó xử lý sơ bộ, định vị, phân đoạn và nhận dạng hình ảnh thu được. Quá trình này dựa trên các thuật toán thị giác máy tiên tiến, có khả năng thích ứng với các điều kiện phức tạp như phản xạ và bề mặt cong.

Cuối cùng, hệ thống so sánh kết quả nhận dạng với một mẫu chuẩn được thiết lập sẵn để xác định chính xác chất lượng in phun. Toàn bộ quy trình kiểm tra được hoàn thành trong vòng vài mili giây, thực sự đạt được khả năng kiểm tra 100% cho mọi sản phẩm trên dây chuyền sản xuất tốc độ cao.

Đáng chú ý, công nghệ mới nhất khắc phục hiệu quả tác động của biến thiên ánh sáng đến độ chính xác phát hiện bằng cách điều chỉnh ngưỡng hình ảnh và giá trị trung bình thang độ xám theo vùng một cách linh hoạt. Phương pháp tiền xử lý vùng in phun dựa trên xử lý hình thái này đảm bảo hiệu suất và độ chính xác cao, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào các mô hình học sâu phức tạp.

02 Thành phần hệ thống: Hoạt động hợp tác từ "Mắt" đến "Não"

Hệ thống kiểm tra thị giác in phun hoàn chỉnh bao gồm nhiều thành phần hoạt động phối hợp với nhau, tạo thành một chuỗi hoàn chỉnh từ thu thập hình ảnh đến thực hiện.

Phần cứng chủ yếu bao gồm camera công nghiệp, ống kính, nguồn sáng, cảm biến kích hoạt và thiết bị loại bỏ. Camera công nghiệp chịu trách nhiệm thu thập hình ảnh, và độ phân giải của chúng quyết định trực tiếp đến độ chính xác phát hiện. Hệ thống chiếu sáng (như đèn LED vòng và đèn nền) đảm bảo chất lượng hình ảnh ổn định.

Cảm biến kích hoạt (thường là cảm biến quang điện) hoạt động như "người canh gác" trong hệ thống phát hiện, cảm nhận khi sản phẩm đạt đến vị trí được xác định trước và gửi tín hiệu chụp đến máy ảnh.

Thiết bị loại bỏ là "bộ phận thực hiện" của hệ thống. Đối với những sản phẩm không đạt yêu cầu kiểm tra, hệ thống sẽ loại bỏ chúng khỏi dây chuyền sản xuất bằng thiết bị đẩy khí nén hoặc thổi khí, giúp kiểm soát chất lượng hoàn toàn tự động.

Thuật toán phần mềm là bộ não của hệ thống. Phần mềm kiểm tra in phun hiện đại thường bao gồm chức năng OCR (Nhận dạng ký tự quang học), có khả năng đọc và xác minh tính chính xác của nội dung in phun.

Các hệ thống tiên tiến hơn cũng tích hợp các thuật toán AI, sử dụng hình ảnh có độ phân giải cao và phân tích hình ảnh để xác định "dấu vân tay vật lý" của phân bố hình thái vi mô của các chấm phun, cung cấp mã định danh duy nhất cho từng sản phẩm.

03 Kịch bản ứng dụng: Người bảo vệ chất lượng trong nhiều ngành công nghiệp

Công nghệ kiểm tra trực quan bằng máy in phun đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp có yêu cầu đánh dấu nghiêm ngặt, trở thành tính năng tiêu chuẩn của sản xuất chất lượng cao.

Trong ngành thực phẩm và đồ uống, hệ thống được sử dụng để phát hiện ngày sản xuất, số lô và mã QR trên nắp chai, chai lọ, đáy lon và túi đóng gói. Ví dụ, sau khi áp dụng công nghệ kiểm tra thị giác AI, một nhà máy đồ uống nổi tiếng đã đạt được tốc độ kiểm tra 300 chai mỗi phút, với tỷ lệ phát hiện lỗi gần như bằng không đối với mã hóa phun mực.

Ngành dược phẩm có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về kiểm tra mã hóa bằng máy in phun. Hệ thống có thể phát hiện số lô, ngày hết hạn và mã quy định điện tử trên màng bọc dược phẩm, lọ và hộp thuốc, liên quan trực tiếp đến an toàn thuốc.

Trong ngành công nghiệp điện tử, hệ thống có thể đọc mã micro-QR trên bảng mạch in (PCB) và linh kiện, cho phép truy xuất nguồn gốc sản phẩm chính xác. Ngành công nghiệp phụ tùng ô tô sử dụng hệ thống này để kiểm tra các dấu hiệu laser trên các bộ phận động cơ và các linh kiện khác, đảm bảo mỗi bộ phận đều có một "thẻ nhận dạng" duy nhất.

Hơn nữa, trong ngành công nghiệp hóa chất hàng ngày, hệ thống kiểm tra thị giác được sử dụng để kiểm tra mã vạch phun trên mỹ phẩm và chất tẩy rửa, qua đó duy trì hình ảnh thương hiệu. Những ứng dụng đa dạng trong ngành này cùng nhau chứng minh tính ứng dụng rộng rãi và tầm quan trọng của công nghệ này.

04 Ưu điểm công nghệ: Một bước tiến mang tính cách mạng vượt qua kiểm tra thủ công

So với phương pháp kiểm tra lấy mẫu thủ công truyền thống, hệ thống kiểm tra bằng hình ảnh mã hóa phun mực mang lại những lợi thế mang tính đột phá.

Ưu điểm nổi bật nhất là khả năng kiểm tra 100%. Hệ thống có thể hoạt động liên tục 24/7, dễ dàng đáp ứng tốc độ kiểm tra của các dây chuyền sản xuất tốc độ cao với hàng trăm, thậm chí hàng nghìn sản phẩm mỗi phút, loại bỏ hoàn toàn việc bỏ sót kiểm tra.

Về độ chính xác, hệ thống thị giác, với hệ thống quang học và thuật toán ổn định, có thể phát hiện những sai sót nhỏ mà mắt thường không thể nhận thấy, chẳng hạn như đứt nét, dính và độ tương phản không đủ. Các tiêu chí đánh giá khách quan và nhất quán, không có chỗ cho sai sót.

Xét về hiệu quả chi phí, mặc dù cần đầu tư ban đầu, hệ thống kiểm tra thị giác giúp giảm đáng kể khiếu nại của khách hàng, thu hồi sản phẩm và lãng phí do lỗi mã hóa. Đồng thời, hệ thống này giải phóng sức lao động, giúp người lao động không phải thực hiện các công việc kiểm tra tẻ nhạt, từ đó giảm đáng kể chi phí chất lượng về lâu dài.

Hơn nữa, hệ thống còn tăng cường khả năng truy xuất nguồn gốc sản phẩm. Hệ thống ghi lại hình ảnh mã hóa và dữ liệu cho từng sản phẩm, cho phép xác định nhanh chóng và chính xác các lô hàng có vấn đề khi xảy ra sự cố chất lượng, thu hẹp phạm vi thu hồi và giảm thiểu tổn thất.

05 Xu hướng phát triển: Hướng đi tương lai của công nghệ thông minh và hội nhập

Với sự phát triển sâu rộng của Công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh, các hệ thống kiểm tra thị giác in phun đang phát triển theo hướng thông minh và tích hợp hơn.

Việc tích hợp sâu công nghệ trí tuệ nhân tạo là một xu hướng rõ ràng. Các thuật toán nhận dạng hình ảnh dựa trên học sâu có thể xử lý các nền in phun phức tạp hơn và các loại lỗi đa dạng hơn. Các hệ thống kiểm tra thị giác hỗ trợ AI sở hữu khả năng tự học và tối ưu hóa, cải thiện đáng kể độ chính xác và khả năng thích ứng của quá trình kiểm tra.

Bảo trì dự đoán là một hướng phát triển quan trọng khác. Bằng cách liên tục học hỏi dữ liệu cảm biến như trạng thái đầu in và áp suất đường dẫn mực, hệ thống có thể thiết lập các mô hình tình trạng thiết bị, dự đoán chính xác nguy cơ hỏng hóc của các thành phần chính và chuyển đổi bảo trì thụ động thành bảo trì chủ động.

Tích hợp hệ thống cũng liên tục được cải thiện. Các hệ thống kiểm tra thị giác in phun hiện đại không còn là các đơn vị kiểm tra riêng lẻ nữa mà là các nút quan trọng trong mạng lưới vạn vật kết nối (IoT) của nhà máy, tích hợp liền mạch với các hệ thống như MES và ERP để đạt được khả năng quản lý toàn bộ vòng đời dữ liệu chất lượng.

Tính linh hoạt là một tính năng quan trọng của các hệ thống tương lai. Nhờ khả năng học tập thích ứng, hệ thống có thể liên tục học hỏi dữ liệu dây chuyền sản xuất, tối ưu hóa chiến lược in phun, dễ dàng ứng phó với những thách thức do sản phẩm và vật liệu mới mang lại, đồng thời giảm thời gian gỡ lỗi thủ công.

Sau khi giới thiệu máy khắc laser và hệ thống kiểm tra thị giác, một công ty thực phẩm và đồ uống đã thấy những kết quả rõ rệt ngay lập tức: đạt 100% kiểm tra trực tuyến với 300 chai mỗi phút, loại bỏ hoàn toàn các khiếu nại của khách hàng liên quan đến vấn đề khắc dấu. Đồng thời, nhờ không tiêu hao vật tư khắc laser và giảm số lượng vị trí kiểm soát chất lượng nhờ kiểm tra tự động, chi phí vận hành đã giảm 30%.

Với những tiến bộ công nghệ, công nghệ đánh dấu laser và kiểm tra thị giác không còn chỉ là công cụ kiểm tra chất lượng đơn thuần nữa mà đã trở thành một thành phần cốt lõi của sản xuất thông minh. Thông qua việc thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, công nghệ này cung cấp hỗ trợ dữ liệu giá trị cho các công ty để tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện hiệu suất thiết bị, trở thành một khoản đầu tư chiến lược trong việc xây dựng năng lực cạnh tranh cốt lõi.

Trong các nhà máy tương lai, hệ thống kiểm tra thị giác thông minh tích hợp AI, IoT và phân tích dữ liệu lớn sẽ tiếp tục bảo vệ thông tin nhận dạng của mọi sản phẩm, đảm bảo sản xuất chất lượng cao.