Recherche sur la détection en ligne de bouteilles de bière défectueuses

1. Situation de base de la détection en ligne

De nos jours, les producteurs de bière accordent une importance croissante à la qualité de leurs produits et utilisent de plus en plus d'équipements de détection automatique sur leurs lignes de remplissage afin d'améliorer la fiabilité des inspections. La méthode traditionnelle de contrôle des bouteilles vides sur la ligne de remplissage est l'inspection manuelle à la lumière. Cependant, sur les lignes de remplissage modernes à grande vitesse, en raison de la fatigue visuelle et d'autres facteurs, se fier uniquement à la détection manuelle à la lumière ne garantit pas la fiabilité. De plus, deux parties importantes de la bouteille de bière – le goulot et le fond – ne peuvent être inspectées, ce qui entraîne l'arrivée sur le marché de bouteilles défectueuses (par exemple, des bouteilles présentant des fuites ou des contaminants au fond), ce qui nuit à l'image de l'entreprise.

2. Exigences de base pour la détection en ligne

À l’heure actuelle, les pays étrangers disposent de systèmes de détection en ligne relativement matures basés sur la technologie de traitement d’images, avec de nombreux produits déjà sur le marché, tels que le système allemand MIHO, le système HEUFT et le système OMNIVISIONI de la société américaine INDUSTRIAL DYNAMICS COMPANY, LTD.

Actuellement, la plupart des producteurs de bière chinois développent des lignes de production dépassant les 40 000 bouteilles par heure. À de telles cadences, l'inspection manuelle devient extrêmement difficile, d'où un besoin urgent d'équipements de détection en ligne pour les bouteilles vides. Cependant, les produits étrangers sont coûteux et difficiles à entretenir, ce qui les rend prohibitifs pour la plupart des petites et moyennes brasseries.

3. Objectifs de la détection en ligne

Sur la base de l'analyse des modèles de machines étrangères et des besoins et capacités technologiques des petites et moyennes entreprises en Chine, les objectifs suivants pour la détection en ligne ont été déterminés :

3.1 Modules de détection en ligne :

Les modules de base incluent la détection des goulots et des fonds de bouteille. Des modules supplémentaires, comme la détection des parois intérieures et extérieures, peuvent être réservés pour une utilisation ultérieure.

3.2 Vitesse de détection en ligne :

Pour les bouteilles avec un diamètre de col de 64 mm, la vitesse requise est de 42 000 bouteilles par heure.

3.3 Résolution de détection du fond de bouteille et taux de rejet :

Pour les bouteilles non marquées et non usées :

Lorsque la taille du défaut est de 2,5 mm × 2,5 mm, le taux de rejet est de 98 %.

Lorsque la taille du défaut est de 3,0 mm × 3,0 mm, le taux de rejet est de 99 %.

Pour les bouteilles marquées, usées, de couleur foncée ou de couleur différente :

Lorsque la taille du défaut est de 3,5 mm × 3,5 mm, le taux de rejet est de 98 %.

Lorsque la taille du défaut est de 4,0 mm × 4,0 mm, le taux de rejet est de 99 %.

Le système peut traiter des bouteilles de couleurs mélangées ou foncées.

4. Solution de détection en ligne

4.1 Solutions proposées :

Solution 1 : Achetez directement des systèmes de vision industrielle étrangers et développez des logiciels personnalisés par-dessus. Cette solution a une vitesse de développement rapide, mais les systèmes de vision industrielle sont coûteux et des frais d'enregistrement de logiciel doivent être payés pour chaque système produit. De plus, peu de systèmes existants peuvent répondre aux exigences de vitesse, ce qui rend cette solution peu pratique.

Solution 2 : Adopter un système de contrôle hiérarchique, avec un ordinateur de contrôle industriel pour le contrôle et la gestion de haut niveau, et un système basé sur une puce DSP pour l'acquisition et le traitement des images. Bien que le cycle de développement soit long et que cette solution repose sur des algorithmes parfaitement matures, elle constitue une solution plus adaptée pour l'avenir, mais son adoption est reportée pour le moment.

Solution 3 : Utiliser une carte d'acquisition d'images et des ordinateurs de contrôle industriels avec un logiciel de contrôle développé en interne. Plusieurs systèmes sont utilisés pour répondre aux exigences de vitesse de traitement. Cette solution est économiquement, techniquement et pratiquement plus adaptée aux PME. Certaines brasseries ont mis en œuvre cette approche avec succès, ce qui en fait la solution retenue.

4.2 Flux de travail de détection en ligne :

Les bouteilles vides à tester sont acheminées par un convoyeur. Lorsqu'elles atteignent la source lumineuse de compensation de différence de couleur, le voyant clignote et le capteur détecte la lumière transmise. Les résultats sont transmis au circuit de compensation de différence de couleur, qui ajuste la luminosité de la source lumineuse pour la détection du fond. Lorsque la bouteille vide atteint la position de détection du fond, le voyant clignote et l'obturateur s'ouvre. Le système d'imagerie capture l'image, qui est transmise via la carte d'acquisition à l'ordinateur du fond pour traitement. Si un défaut est détecté, un signal de rejet est envoyé via une carte d'E/S 32 canaux. Ce signal est amplifié et utilisé pour contrôler le mécanisme de rejet, poussant la bouteille défectueuse hors du convoyeur. Le même processus est appliqué pour la détection du goulot de la bouteille.

Les principaux ordinateurs de contrôle pour la détection du fond et du col communiquent via des ports série pour assurer la coordination du système. Les deux systèmes utilisent le même écran tactile pour l'affichage et le fonctionnement, et le circuit de commutation assure la commutation entre les deux systèmes.

4.3 Principe de fonctionnement du module de traitement du goulot et du fond de la bouteille :

4.3.1 Détection du goulot d'étranglement :

Un dispositif d'imagerie spécial est utilisé pour éclairer la surface d'étanchéité du goulot de la bouteille avec un flash. Un goulot parfait et intact réfléchira la lumière sous forme d'un anneau lisse et complet. Si l'anneau est cassé (fissures), si le bord intérieur est concave (défaut sur le bord intérieur) ou si le bord extérieur est convexe (défaut sur le bord extérieur), il sera détecté. L'utilisateur peut définir trois seuils pour la gravité de la rupture, de la déformation concave ou convexe. Le système compare la taille réelle du défaut au seuil prédéfini pour décider du rejet de la bouteille. Afin d'éviter toute erreur d'appréciation due à l'inclinaison de la bouteille, le module intègre également une fonction de suivi automatique de la position du goulot.

4.3.2 Détection du fond de la bouteille :

Tout d'abord, l'image en niveaux de gris acquise par la carte de capture d'images est binarisée. Des méthodes statistiques sont ensuite appliquées pour calculer la taille des contaminants indépendants. Ces tailles sont comparées aux tailles acceptables définies par l'utilisateur afin de décider du rejet de la bouteille.

5. Conclusion

Grâce à l'utilisation de cartes d'acquisition d'images et d'ordinateurs de contrôle industriel multi-systèmes, la détection des bouteilles de bière défectueuses sur la ligne de production a été résolue efficacement et à un coût relativement faible, ce qui la rend adaptée à la plupart des brasseries de petite et moyenne taille. Cette solution offre également d'importants avantages économiques.