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提供視覺系統(tǒng)整體解決方案
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信息來源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2021-08-24
農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)向使用系統(tǒng)化的方式緊密跟蹤新鮮農(nóng)產(chǎn)品的來源和去向。這個(gè)過程遇到的一大挑戰(zhàn)就是包裝上用于提供關(guān)于農(nóng)產(chǎn)品信息的各種包裝設(shè)計(jì)和手工印章難以自動識別。Sun Pacific，美國最大的柑橘類水果種植商、包裝商和經(jīng)銷商，最近在其多個(gè)包裝工廠中使用了 Saber Engineering VR-3000 視覺檢測系統(tǒng)以實(shí)施 HarvestMark 產(chǎn)品跟蹤項(xiàng)目 (PTI) 解決方案。這些視覺檢測系統(tǒng)利用 Cognex PatMax® 模式識別技術(shù)能夠穩(wěn)定地識別包裝箱設(shè)計(jì)和各種包裝箱位置和朝向、不同環(huán)境光線和其他變量下的手工印章。
保護(hù)新鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈
美國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)每年要處理約 60 億箱農(nóng)產(chǎn)品。極少數(shù)情況下受染污的農(nóng)產(chǎn)品也會進(jìn)入供應(yīng)鏈。PTI 比傳統(tǒng)方法可更快更準(zhǔn)確地找到受污染農(nóng)產(chǎn)品的來源。其最大的優(yōu)勢就是能夠保證盡快從供應(yīng)鏈中去除受污染的農(nóng)產(chǎn)品，從而減少消費(fèi)者面臨的風(fēng)險(xiǎn)。PTI 還能夠減少潛在的召回影響并以比當(dāng)前更快的速度幫助供應(yīng)鏈恢復(fù)正常運(yùn)行，因此具有大幅降低成本的潛能。
PTI 使用全球貿(mào)易項(xiàng)目標(biāo)識代碼 (GTIN)，可用于識別各個(gè)包裝層次的交易項(xiàng)目，包括項(xiàng)目、包裝箱和貨板。根據(jù)當(dāng)前的最佳實(shí)踐，品牌所有者會根據(jù)產(chǎn)品、子類型、大小、數(shù)量、來源地、種植商、包裝商等為每個(gè)可能的包裝箱類型分配一個(gè) 14 位 GTIN。GTIN 和批號是以人類可讀的方式提供的，并以條形碼的形式印在每個(gè)包裝箱上。這樣每個(gè)后續(xù)的處理商都需要能夠讀取和存儲收到的各個(gè)農(nóng)產(chǎn)品包裝箱上的 GTIN 和批號。出現(xiàn)問題時(shí)，這種方式便能夠快速跟蹤產(chǎn)品的各個(gè)處理步驟，直到來源地。
PTI 合規(guī)性難題
但農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)在 PTI 合規(guī)方面面臨著挑戰(zhàn)。包裝商通常要處理生產(chǎn)線上混合在一起的各種類型的包裝。通?？蛻舳加凶约旱陌b箱設(shè)計(jì)，而農(nóng)產(chǎn)品將在包裝工廠包裝為各種不同的客戶包裝箱。包裝線上的工人通常使用橡膠戳將產(chǎn)品、子類型、大小和數(shù)量等印在包裝箱側(cè)面。PTI 合規(guī)性的最大挑戰(zhàn)就是包裝商需要自動讀取橡膠戳并識別與包裝設(shè)計(jì)相關(guān)的農(nóng)產(chǎn)品，然后自動生成包含所有這些信息的人類可讀格式和 2D 條碼格式的標(biāo)簽并粘貼到包裝箱側(cè)面。
Saber Engineering 開發(fā)了獨(dú)立的 VR-3000 系統(tǒng)，能夠利用先進(jìn)的機(jī)器視頻技術(shù)區(qū)分各種包裝和印章并有接近完美的準(zhǔn)確率。VR-3000 識別并驗(yàn)證集裝箱類型、商品和大小等類型的屬性，然后將這些信息發(fā)送到 HarvestMark 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理。向后、向前跟蹤和生產(chǎn)數(shù)據(jù)均安全地儲存在 HarvestMark 平臺上，從而能夠在供應(yīng)鏈的任何位置提供供應(yīng)鏈報(bào)告并啟用按需跟蹤。
識別包裝箱設(shè)計(jì)和印章
Saber Engineering 使用集成 Cognex VisionPro® 視覺工具的定制 Visual Basic 人機(jī)界面識別包裝設(shè)計(jì)和印章。使用的主要工具是 PatMax 零件和特征定位工具，它使用先進(jìn)的幾何圖案匹配技術(shù)可靠而準(zhǔn)確地識別和定位圖案。
圖案匹配有時(shí)會非常困難，因?yàn)樵S多變量都能影響到物體在視覺系統(tǒng)中的顯示方式。傳統(tǒng)圖案匹配技術(shù)以通常被稱作正規(guī)化相關(guān)性的像素網(wǎng)格分析流程為基礎(chǔ)。這種方法尋找某物體的灰度級別或基準(zhǔn)圖像與圖像各部分之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)相似性，然后確定物體的 X/Y 位置。這種方法盡管在某些情況下非常有效，但當(dāng)生產(chǎn)線的外觀經(jīng)常性地發(fā)生變化時(shí)（如物體角度、尺寸和外形變化），尋找物體的能力及其準(zhǔn)確性就會受到限制。
另外 PatMax 技術(shù)采用一系列不依賴于像素網(wǎng)格的邊界曲線獲取物體的幾何形狀，然后在圖像中尋找相似的形狀，這種技術(shù)不受特定灰度級別的限制。這樣，不管物體角度、大小和形狀如何變化都能準(zhǔn)確地找到該物體，使得這種方法的工作能力得到根本性的提高?！拔覀儑L試了各種常見的圖案識別工具?！盨aber Engineering 總裁 Dennis Hopkins 說，“PatMax 是最好的，其他的都相差甚遠(yuǎn)?！?
正確的照明和相機(jī)角度也是視覺應(yīng)用成功的重要因素，而這對于典型的包裝工廠也是個(gè)難題。環(huán)境光線會隨著太陽和云影而變化。包裝盒不會位于生產(chǎn)線上的準(zhǔn)確位置，所以它們離相機(jī)的距離可能比預(yù)期遠(yuǎn)也可能近，且其朝向也會發(fā)生變化。在許多情況下相機(jī)需要讀取包裝盒的多個(gè)側(cè)面，例如讀取一面的手工印章，再讀取另一面表示包裝類型的圖案。在這種情況下，相機(jī)需要以一定的角度朝向包裝盒，然后才能讀取多個(gè)側(cè)面。
VR-3000 使用帶 120 瓦 LED 閃光燈的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。“燈非常亮而且分布非常好，可以適應(yīng)多種包裝箱類型?！盚opkins 說。該系統(tǒng)主要用于工業(yè)環(huán)境，配備一個(gè)手動曲柄，可提供 32 英寸的垂直調(diào)整。該系統(tǒng)通?？山邮?6 英寸的對準(zhǔn)誤差而不會影響準(zhǔn)確率。它有一個(gè)獨(dú)立的 I/O 可以與可編程邏輯控制器 (PLC) 通信，以及一個(gè)能與打印機(jī)和 HarvestMark 系統(tǒng)通信的網(wǎng)絡(luò)輸出口。
學(xué)習(xí)識別新產(chǎn)品
包裝商的生產(chǎn)線上一直有各種各樣的新包裝和印章。VR-3000 使操作員能夠非常方便地訓(xùn)練系統(tǒng)識別新包裝箱設(shè)計(jì)和印章：只需將一個(gè)包裝箱放到相機(jī)前，然后按人機(jī)界面 (HMI) 上的“學(xué)習(xí)”即可。HMI 上會顯示包裝箱的圖片，而且包裝箱上有三個(gè)疊加的窗口，表示 PatMax 檢測工具詳細(xì)檢查的區(qū)域。操作員調(diào)整工具，使其覆蓋需要檢測的區(qū)域。這些通常都是區(qū)分包裝箱設(shè)計(jì)的直觀設(shè)計(jì)特征和表示農(nóng)產(chǎn)品子類型、尺寸和數(shù)量的印章。Saber Engineering 和 HarvestMark 安裝新系統(tǒng)時(shí)，Saber 配置 VR-3000 處理客戶現(xiàn)有的所有包裝箱和印章，同時(shí)由 HarvestMark 人員進(jìn)行安裝和培訓(xùn)。此外，Saber 為新客戶的指定員工提供了關(guān)于如何添加額外的包裝箱的培訓(xùn)，以備將來生產(chǎn)線變化之需。
Sun Pacific 最近在其包裝生產(chǎn)中實(shí)施了一個(gè)項(xiàng)目以遵守 PTI 規(guī)定。公司并列運(yùn)行 Saber Engineering 和另一家供應(yīng)商的自動化包裝箱識別和標(biāo)簽解決方案以進(jìn)行對比。兩種解決方案的用途均是自動識別農(nóng)產(chǎn)品包裝箱上的圖片、印章和標(biāo)記，然后確定以每小時(shí) 3100 箱速度在生產(chǎn)線上下行的包裝盒的 GTIN（全球貿(mào)易項(xiàng)目標(biāo)識代碼）。該解決方案將自動生成正確的標(biāo)簽并以填充線速度將其應(yīng)用到包裝盒上。
在對比中，VR-3000 對客戶包裝盒和印章的讀取率高于 99.5%。只有那些印章丟失或受到嚴(yán)重?fù)p壞的包裝盒無法讀取。根據(jù)對比結(jié)果，Sun Pacific 訂購了共 15 個(gè) VR-3000 系統(tǒng)，現(xiàn)在部署并運(yùn)行于加利福尼亞中部和南部的多個(gè)包裝廠房?！翱蛻舾嬖V我們視覺系統(tǒng)運(yùn)行得非常不錯(cuò)。”Hopkins 總結(jié)道。
