德国必威机器视觉帮助柑橘包装机实现PTI合规性
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使用户能够快速设置和部署甚至最具挑战性的2D和3D视觉应用程序。
农产品行业正在实施一种系统的、全行业范围的方法，密切跟踪新鲜农产品的来源和去向。在这项工作中，最大的挑战之一是自动识别目前用于提供产品信息的各种不同包装设计和手工邮票。太阳太平洋公司是美国最大的柑橘类水果种植者、包装商和销售商，最近通过在其几个包装工厂使用Saber Engineering VR-3000视觉检测系统实施HarvestMark产品可追溯计划(PTI)解决方案，克服了这一挑战。这些视觉检测系统利用干邑白兰地®模式识别技术在不同的机箱位置和方向，环境光线和其他变量变化的情况下，始终一致地识别机箱设计和手印。
保障新鲜农产品供应链
在美国，农产品行业每年处理大约60亿箱农产品。在非常罕见的情况下，受污染的农产品会进入供应链。与传统方法相比，PTI旨在更快、更准确地识别受污染农产品的来源。最大的好处是，确保受污染产品尽快从供应链中移除，从而降低消费者面临的风险。通过缩小潜在召回的影响，帮助供应链以比目前更快的速度恢复正常运营，PTI还有可能大幅节省成本。
PTI基于全球贸易项目编号（GTIN），可用于识别所有包装级别的贸易项目，包括项目、箱子和托盘。根据当前最佳实践，品牌所有者根据商品、子类型、尺寸、计数、产地、种植者、包装商等为每种可能的包装类型分配14位GTIN。GTIN以及批号以人类可读的形式提供，并在每个包装箱上编码。然后，每个后续处理人员需要能够读取和存储收到的每箱产品的GTIN和批号。在出现问题的情况下，这种方法可以通过每个处理步骤快速跟踪货物，直至其来源。
PTI合规的挑战
但农产品行业在实现PTI合规性方面面临挑战。包装工通常处理在其生产线上混合在一起的许多不同类型的包装。客户通常有自己的包装箱设计，产品在包装厂被包装到许多不同客户的包装箱中。包装线上的工人通常用橡皮图章在包装箱侧面印上商品、子类型、尺寸和数量等规格。包装商面临的首要PTI合规挑战是自动读取橡皮图章并识别与包装设计相关的产品，然后自动生成一个标签，该标签包含所有这些信息（人类可读和2D条形码格式），并将其粘贴在箱子侧面。
Saber Engineering开发了独立的VR-3000系统，利用先进的机器视觉技术，以近乎完美的精确度区分不同类型的包裹和邮票。德国必威VR-3000识别并验证诸如运输集装箱类型、商品和大小等属性，并将这些信息传递给HarvestMark数据库进行处理。追溯、向前追溯和生产数据安全地托管在HarvestMark平台上，提供供应链报告，并在供应链中的任何地方实现按需跟踪。
识别箱子设计和邮票
Saber Engineering的视觉解决方案使用了与congnex集成的定制Visual Basic人机界面(HMI)VisionPro®视觉工具识别包装设计和邮票。使用的主要工具是PatMax零件和特征定位工具，该工具使用先进的几何图案匹配技术，可靠、准确地识别和定位图案。
模式匹配非常具有挑战性，因为许多变量都可以改变物体在视觉系统中的呈现方式。传统的模式匹配技术依赖于通常称为归一化相关的像素网格分析过程。该方法寻找目标的灰度模型或参考图像与部分图像之间的统计相似性，以确定目标的X/Y位置。虽然这种方法在某些情况下是有效的，但它限制了在生产线上常见的不同外观(如物体角度、大小和阴影的变化)条件下寻找物体的能力和找到物体的准确性。
另一方面，PatMax技术使用一组没有绑定到像素网格的边界曲线来学习对象的几何形状，然后在不依赖特定灰度的情况下在图像中寻找相似的形状。其结果是，尽管角度、大小和阴影有所变化，但精确找到物体的能力得到了革命性的改进。“我们已经尝试了所有流行的模式识别工具，”Saber工程公司总裁Dennis Hopkins说。“PatMax是最好的，其他的都比不上。”
在一个典型的包装厂里，获得正确的照明和摄像机角度是很困难的，这对于成功的视觉应用也是很重要的。环境照明可以根据太阳和云层的位置而改变。盒子没有精确定位在线上，因此它们可能比预期的离摄像机更近或更远，并且它们的方向也可能改变。在许多情况下，相机需要能够读取箱子的多个侧面，例如，读取箱子一侧的手印和另一侧指示包装类型的艺术品。在这种情况下，相机需要与盒子成一定角度，以便可以读取多个侧面。
VR-3000使用带有120瓦LED闪光灯的以太网摄像头。霍普金斯说：“光线非常明亮，漫射性很好，因此它能适应各种不同的盒子类型。”。该系统设计用于带有手动曲柄的工业环境，可提供32英寸的垂直调整。该系统通常可以承受高达6英寸的未对准，而不会失去精度。它包括与可编程逻辑控制器（PLC）通信的离散I/O和与打印机和HarvestMark系统通信的以太网输出。
学习识别新产品
包装商不断地在生产线上添加不同的包装和邮票。VR-3000使操作员可以轻松地训练系统识别新的箱子设计和图章，只需将箱子放在摄像机前面，并在人机界面（HMI）中按“学习”。然后，HMI上会出现一张盒子的图片，以及叠加在盒子上的三个窗口，代表PatMax检查工具检查的区域。操作员调整工具，使其覆盖需要检查的区域。这些是典型的独特设计特征，区分了箱子设计和指示产品子类型、尺寸和数量的印章。当Saber Engineering和HarvestMark安装新系统时，Saber将VR-3000作为其特征，在安装阶段处理客户现有的所有案例和印章，同时HarvestMark人员进行安装和培训。此外，Saber还为新客户指定的员工提供培训，以了解如何为生产线的未来变更添加额外的案例和印章。
太阳太平洋最近开始了一项倡议，以实现PTI在其包装操作合规。该公司在Saber Engineering和另一家自动箱识别和标签解决方案供应商之间展开了一场竞争，并让他们并排运行了两个月。这两种解决方案的设计都是自动识别包装盒上的图案、邮票和标记，并基于这些确定与包装盒相关联的GTIN，因为它以每小时3100盒的速度沿着生产线前进。解决方案自动生成正确的标签，并以填充线的速度将其应用到盒子上。
在比赛中，VR-3000以超过99.5%的读取率读取客户的箱子和邮票。唯一没有被阅读的案例是那些印章丢失或严重损毁的案例。根据竞争的结果，太阳太平洋公司订购了总共15套VR-3000系统，这些系统目前在加州中部和南部的几个包装工厂部署和运行。霍普金斯总结道:“顾客告诉我们，视觉系统表现得非常好。”
