Продовольча безпека Досягнення гіперспектрального аналізу в харчовій промисловості Агро Аналіз
Важливість обробки зображень для харчової промисловості
Вміння контролювати сировину
Серед технологічних проблем, які харчова промисловість нині ставить перед полем машинного зору, є контроль сировини, таких як надійне вимірювання та класифікація кондитерських виробів та м'яса.
«Це представляє справжній виклик для обробки зображень у харчовій промисловості. Інше часте завдання стосується об'єктивного контролю невимірюваних характеристик, таких як, наприклад, зовнішній вигляд начинки для піци ", - вказує представник Stemmer Imaging.
Від чорно-білої камери, через кольорову камеру, рентген та 3D
Завдяки своїм хімічним властивостям предмети та продукти залишають унікальний «відбиток», спектральний підпис, що дає інформацію про молекулярну структуру.
Щоб прочитати цю інформацію, за останні роки значно розвинулася технологія машинного зору.
На додаток до чорно-білих камер, які використовують відмінності на відміну від виявлення дефектів, сьогодні все більш точні кольорові камери можуть визначати мініатюрні варіації кольору.
Крім того, системи тривимірного зору дозволяють отримувати дуже високоточні зображення аналізованих продуктів.
Технологія гіперспектральних камер, закріплення в Індустрії 4.0
Однак системи призначені для аналізу поверхонь і іноді досягають своїх меж, коли досліджувані предмети або продукти мають різну молекулярну структуру або піддаються процесам змін. Однак це особливо стосується харчового сектору зі ступенем зрілості плодів та можливою появою цвілі.
Не так давно використовувана технологія гіперспектральних камер ще не була достатньо розроблена для широкого застосування в промисловому агропродовольчому середовищі.
"Розробка та впровадження будь-якої програми, яка прагне інтегрувати гіперспектральну технологію, повинна бути повністю перероблена, що часто економічно недоцільно в промислових умовах", - сказав Маркус Бургшталлер, директор Перцепційного парку. Тому, щоб заповнити цю прогалину, ця компанія два роки тому розробила програмну технологію CCI.
Візуалізуйте ступінь трансформації плода
Хімічна кольорова візуалізація (CCI) - це техніка, яка візуалізує молекулярну структуру матеріалів, показуючи її кольором на отриманому зображенні.
Таким чином, цей унікальний "хімічний відбиток пальця" дозволяє швидко диференціювати предмети або продукти з подібним зовнішнім виглядом.
Основою ІСН є вилучення власних двовимірних зображень, хімічних кольорових зображень, зі складних багатовимірних гіперспектральних даних.
Ці ексклюзивні зображення представляють користувачеві кольорову спектроскопічну інформацію, зібрану за допомогою просторового дозволу. Кольори (хімічні барвники) відображають молекулярні властивості досліджуваних об'єктів.
І навпаки, ця техніка також висвітлює однакові властивості, очевидно, різних предметів або виробів.
Для продуктів, що зазнають процесів трансформації, таких як повністю дозрівання плодів, наприклад, гіперспектральні зображення дозволяють візуалізувати ступінь їх трансформації.
Шлях до абсолютно нових можливостей додатків
Системи гіперспектрального аналізу враховують діапазон довжин хвиль понад 100 різних довжин хвиль (наприклад, 900-100 нм): вони відкривають шлях до абсолютно нових можливостей застосувань, хоча і за межами сфери застосування мультиспектрального зору.
До цих пір домен, зарезервований для вчених та спеціалістів у галузі спектроскопії та хемометрії, завдяки масі одержуваних даних та їх складності, гіперспектральний аналіз став доступним для харчового сектору.
Винятковий потенціал для покращення якості та безпеки продуктів харчування
Дозвольте низькокваліфікованим користувачам застосовувати гіперспектральний аналіз
Широкий спектр використання
В даний час хімічне кольорове зображення використовується, зокрема, постачальниками рішень, а також машинобудівниками в промислових процесах.
Для них ІСН означає більшу незалежність від зовнішніх постачальників технологій, а отже, більшу незалежність від власних додатків.
Кожен додаток може бути налаштований простим способом і не вимагає жодної перепрограмування на випадок адаптації, так що вже існуючі додатки можуть бути адаптовані до нової системи з меншими інвестиціями з точки зору розвитку.
Наприклад, у харчовій промисловості, де продукти швидко змінюються, зокрема через процес їх дозрівання, ця гнучкість позитивно впливає завдяки коротшим циклам для адаптації або модернізації системи.
"Гіперспектральні системи представляють Vision 4.0 сьогодні"
Завдяки співпраці між Perception Park та Stemmer Imaging, гіперспектральна технологія вперше доступна промисловим користувачам без спеціальних знань.
Завдяки цій повній системі, гіперспектральні рішення працюють у реальному часі, обчислювальна здатність становить понад 200 мільйонів спектральних точок на секунду.
За словами пана Йорга Шміца, торгового представника систем CCI в Stemmer Imaging, „якщо ми подивимось на еволюцію систем зору, ми можемо визначити монохромні системи зйомки як перший крок в еволюції цієї технології. Після систем кольорового зору, а потім 3D, гіперспектральні системи тепер є останнім кроком, так би мовити, Vision 4.0 ".
Упаковка: Гіперспектральний зір для забезпечення контролю герметизації
Заснована в 1902 році сироварня "Бергадер" з часом зуміла поєднати традиційну майстерність та передові технології виробництва своїх сирних делікатесів. Він вперше використовує систему гіперспектрального зору для контролю упаковки своєї блакитної фірми, Bergader Edelpilz.
“Наскільки мені відомо, ніде більше немає лінії з виробництва продуктів харчування, на якій система гіперспектрального зору контролює герметизацію упаковок. Це гарантує, що кожен піднос з сиром буде на 100% водонепроникним ", - говорить Маркус Лейболд, регіональний менеджер з продажу Minebea Intec та відповідальний за проект Bergader.
Тільки абсолютна пломба гарантує правильний розрахунок терміну придатності товару. Лідер ринку, Minebea Intec пропонує рішення для зважування та інспекції для харчової промисловості та розробила цю нову систему інспекції герметичних ущільнень.
Тільки абсолютна пломба гарантує правильний розрахунок терміну придатності товару
Початкова точка проекту базується на наступному спостереженні: під час упаковки харчових продуктів герметична упаковка є дуже важливою, оскільки лише абсолютна пломба гарантує правильний розрахунок терміну придатності продукту. Найменших домішок або деградації насправді достатньо, щоб порушити проникність упаковки та пришвидшити термін придатності упакованих продуктів. Потім вони повинні бути зняті з продажу, або, якщо вони продані, часто на них подають скарги клієнти.
Відділ маркетингу Бергадера ще більше ускладнив завдання перевірки пломби, вимагаючи, щоб упаковка була повністю надрукована на верхній стороні.
За цих умов звичайна система зору, яка працює в спектрі видимого світла, навряд чи могла б виконати це завдання. Для сироварні залишилася лише альтернатива ручному керуванню з усіма недоліками.
Альтернатива: гіперспектральна технологія
Геніальна система
Для зйомки зображень HSI остаточна версія системи, крім гіперспектральної камери Specim FX17, використовує цифрову картку збору даних від Teledyne Dalsa, Dalsa Xtium-CL MX4, а також галогенне лінійне освітлення. Останній забезпечує необхідну довжину хвилі та достатню інтенсивність світла, щоб Specim FX17 міг зафіксувати спектральні зображення з 12-бітним рівнем сірого та бажаною якістю. Камера та лінійне освітлення захищені корпусом з нержавіючої сталі, відкритим до конвеєра.
Отримані таким чином спектральні зображення спочатку передаються на промисловий ПК, передбачений для цієї мети, а потім попередньо обробляються на графічному процесорі гіперспектральним програмним забезпеченням Perception Studio від Perception Park.
Сервер CVB GigE, модуль бібліотеки програмного забезпечення Common Vision Blox (CVB) Stemmer Imaging, потім подає попередньо оброблені дані в програмне забезпечення для оцінки Шерлока Teledyne Dalsa для подальшої оцінки. Система зору була розроблена модульно, оскільки Шерлок може асинхронно робити знімки та використовувати центральні процесори з декількома ядрами.
Майже 100% надійність у виявленні несправностей
Програмне забезпечення Шерлока також вступає в дію в інший момент в системі, пояснює Йорг Шміц: «Після перевірки теплового ущільнення рентгенівська система бере на себе виявлення інших можливих сторонніх предметів; одразу після цього інша система зору зчитує ярлики, раніше нанесені на ванночки для сиру, використовуючи програмне забезпечення Шерлока для оцінки терміну придатності, а також ідентифікатор, інтегрований у етикетку ".
Для останньої системи зору використовуються компактна монохромна лінійна камера з інтерфейсом Gigabit Ethernet із серії Dalsa Linea, лінза Fujinon із фільтрами midopt, освітлення червоного типу та картка придбання Adlink.
Щоб протистояти суворим виробничим умовам, камера та освітлення розміщені в захисному корпусі, затвердженому FDA, важливим стандартом у харчовій промисловості.
“Ця система, яка досі унікальна на сьогоднішній день, є ідеальною відповіддю на наші вимоги. Це дозволило нам досягти бажаної швидкості близько 145 перевірок на хвилину, а також майже 100% надійності у виявленні дефектів ущільнення ", - підсумовує пан Лейболд.