Sistema de Visión Artificial en la Industria Alimentaria - Inspección de Productos de Panadería
Max Reijngoudt
Un sistema de visión de alta calidad para la inspección de productos de panadería es esencial cuando se dispone de una línea de producción de productos de panadería. Esto se debe a que la industria alimentaria es uno de los sectores más regulados. Se deben cumplir numerosas normativas. Por lo tanto, un análisis preciso y significativo es muy importante. Es especialmente importante no cometer errores y garantizar una producción constantemente monitorizada. La supervisión es tan compleja porque deben considerarse muchos factores. Por ello, es comprensible que no pueda gestionar todos estos aspectos por sí solo.
Nuestro gran equipo está muy familiarizado con los productos y logra encontrar una solución adecuada. Sin embargo, a veces también es necesario replantear las construcciones, ya que la física también impone límites.
La interacción de la cámara industrial, el objetivo adecuado, una iluminación suficiente y un software compatible debe ser la correcta. Por ello, los caminos con nuestros clientes suelen comenzar de la misma manera. Juntos desarrollamos la configuración que consideramos más adecuada. Comprobamos esta configuración con un montaje de prueba. Nuestros clientes ponen en funcionamiento la configuración y luego realizan las primeras comprobaciones. ¿El software es compatible con el hardware? ¿La calidad de las imágenes es suficiente? ¿Se puede implementar la configuración en la máquina según lo previsto?
Intentamos aclarar y responder todas estas posibles preguntas ya en las primeras reuniones del equipo. En última instancia, siempre recomendamos realizar un montaje de prueba, ya que para nosotros lo más importante es un sistema que funcione.
Actualmente, tenemos un caso de uso especialmente interesante con uno de nuestros clientes para la inspección de alimentos. Aquí se realiza una inspección detallada de productos de panadería para la garantía de calidad. Justo después del horneado, los productos de panadería se colocan en una cinta transportadora y son inspeccionados por un sistema de visión compuesto por cuatro cámaras. El enfoque especial está en la monitorización de 360 grados. Durante una inspección desde arriba, la parte inferior no puede ser capturada por el primer par de cámaras. En la cinta, los productos de panadería se giran a la mitad mediante un mecanismo de inclinación, lo que permite que el siguiente par de cámaras vea la parte inferior de los productos.
Los productos de panadería se examinan en cuanto a tamaño, posibles defectos de color y deformaciones. Por ejemplo, es posible que un defecto de color en el producto solo sea perceptible al observar la parte inferior.
El sistema de visión para la inspección de productos de panadería detecta los errores casi en tiempo real. Esto permite que el personal de producción reaccione de inmediato. Por lo tanto, en muchos casos, se puede evitar la producción defectuosa durante un período más prolongado.
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Selección de la Cámara Industrial de Visión Artificial
Al seleccionar la cámara industrial adecuada, fue especialmente importante para nosotros calcular la resolución necesaria. Para ello, siempre aclaramos dos preguntas clave. ¿Cuál es el tamaño del campo de visión que quiero observar y cuán pequeño es el detalle más pequeño que quiero capturar? En esta aplicación de inspección de productos de panadería, también consideramos con qué precisión queremos medir o qué nivel de desviación de medición es aceptable.
Para calcular estos valores, disponemos de nuestras propias herramientas. Debido al ancho de la cinta transportadora, dividimos la cinta en dos áreas de visualización. Estas áreas se superponen mínimamente, de modo que el software genera posteriormente una imagen.
Dado que los productos se mueven en el momento de la captura de la imagen, optamos por un modelo de Global Obturador. Además, debido a la distancia entre el ordenador y las cámaras, decidimos utilizar una interfaz GigE. Para distancias de 5 metros o más, suele recomendarse, ya que los cables USB se vuelven muy costosos a partir de esas distancias. Además, el cliente consideró muy importante la función PoE, donde la cámara se alimenta directamente a través del cable de red. A pesar de ello, la cámara puede seguir siendo activada por hardware mediante el cable I/O. Sin embargo, esto no fue necesario en este caso. Pero se consideró la instalación de una barrera de luz.
El cliente requería una precisión de medición de 0,3 mm para el detalle más pequeño visible. El campo de visión (FOV) por cámara se estableció en 400 x 200 mm. Se necesitaba una resolución del sistema de 0,1 mm/píxel. Basándonos en 3 píxeles por la partícula más pequeña, se requerían al menos 4000 x 2000 píxeles. Así, nuestra elección recayó en la ME2P-900-13GC-P. Esta cámara tiene una relación de sensor de 2:1 y cumple con todos los criterios necesarios. Con 13 FPS, podemos trabajar fácilmente, ya que la cinta transportadora se mueve muy lentamente.
Selección del objetivo adecuado para la inspección de productos de panadería
Para calcular la distancia focal adecuada, puede utilizar cómodamente nuestra calculadora de objetivos. Para ello, necesita el tamaño del sensor de la cámara, la distancia de trabajo y el ancho horizontal del campo de visión.
La cámara "ME2P-900-13GC-P" tiene un sensor de 2/3 pulgadas. El campo de visión tenía un ancho de 400 mm. Debido a la configuración de la máquina, se determinó una posible distancia de trabajo de 700 a 800 mm. A 750 mm, se calcula una distancia focal recomendada de 16 mm. Además, es importante tener en cuenta que el objetivo puede representar la resolución de la cámara, por lo que también hemos proporcionado los objetivos en nuestro sitio web con una resolución.
En nuestra aplicación de inspección de productos de panadería, un objetivo con una resolución de 5 MP sería insuficiente, ya que la cámara industrial resuelve 9 MP. Por ello, hemos elegido el VA-LCM-10MP-16MM-F2.8-015. Este objetivo está diseñado para sensores de hasta 10 MP. En este caso, la combinación entre la cámara y el objetivo es la ideal.
Calculadora de Objetivos
Software de procesamiento de imágenes para la inspección de productos de panadería
Cuando hablamos de un sistema completo de visión por máquina, siempre se describe la combinación de hardware y software. El software de Visión por computadora procesa los datos de imagen de la cámara industrial y los analiza en función de ciertos marcadores.
Nuestras cámaras son compatibles con GenICam, lo que significa que son compatibles con diversas soluciones de software. Estas incluyen, por ejemplo, MvTec Halcon, NI LabVIEW, Cognex Vision Pro, Matlab u OpenCV. Muchos clientes también desarrollan sus propios programas, ya que cuentan con la experiencia interna necesaria.
Para los primeros pasos, puede utilizar el SDK gratuito. Allí, puede guardar grabaciones iniciales y modificar los parámetros de la cámara. La aplicación está diseñada para funcionar sin problemas también en una Raspberry Pi. Los sistemas operativos compatibles incluyen Windows, Linux y Android. Los sistemas operativos como macOS de Apple no son compatibles para uso industrial, pero los ingenieros pueden ejecutar una máquina virtual con Windows o Linux en un Mac para garantizar la compatibilidad. El SDK es compatible con lenguajes de programación como C++, C#/.NET y Python.
Para esta aplicación de inspección de calidad alimentaria para productos de panadería, el cliente deseaba trabajar con un software que fuera fácil de usar incluso para colegas sin experiencia. Por ello, se recomienda el uso de Zebra Aurora Vision software. Este software robusto y fácil de usar proporciona un entorno gráfico que se percibe como "una caja de herramientas".
Con este software, el sistema de visión puede complementarse para detectar tanto el tamaño como la cantidad de productos de panadería e identificar cualquier defecto de producción. Para adquirir conocimientos sobre el software Aurora Vision, se utilizó la versión Lite gratuita con todos los algoritmos estándar.
Posibles Aplicaciones
En general, esto implica la inspección óptica de alimentos, que puede implementarse de manera muy eficaz mediante la interacción de software y hardware. Dependiendo del producto y de la velocidad de la cinta transportadora, puede ser necesario ajustar el software o elegir una cámara diferente porque la distancia de trabajo es mayor o se requieren más FPS (fotogramas por segundo).
Para tener en cuenta todos estos puntos, nuestro equipo está siempre preparado para asistirle con asesoramiento y soporte en su aplicación de inspección de productos de panadería. Simplemente déjenos un breve mensaje a través del formulario de contacto y nos pondremos en contacto con usted de inmediato.
