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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計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，最近在其多個包裝工廠中使用了 Saber Engineering VR-3000 視覺檢測系統(tǒng)以實施 HarvestMark 產(chǎn)品跟蹤項目 (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)定地識別包裝箱設計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。
保護新鮮農(nóng)產(chǎn)品供應鏈
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)品也會進入供應鏈。PTI 比傳統(tǒng)方法可更快更準確地找到受污染農(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鏈中去除受污染的農(nóng)產(chǎn)品，從而減少消費者面臨的風險。PTI 還能夠減少潛在的召回影響并以比當前更快的速度幫助供應鏈恢復正常運行，因此具有大幅降低成本的潛能。
PTI 使用全球貿(mào)易項目標識代碼 (GTIN)，可用于識別各個包裝層次的交易項目，包括項目、包裝箱和貨板。根據(jù)當前的最佳實踐，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、包裝商等為每個可能的包裝箱類型分配一個 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包裝箱上。這樣每個后續(xù)的處理商都需要能夠讀取和存儲收到的各個農(nóng)產(chǎn)品包裝箱上的 GTIN 和批號。出現(xiàn)問題時，這種方式便能夠快速跟蹤產(chǎn)品的各個處理步驟，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箱設計，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計相關(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 條碼格式的標簽并粘貼到包裝箱側(cè)面。
Saber Engineering 開發(fā)了獨立的 VR-3000 系統(tǒng)，能夠利用先進的機器視頻技術(shù)區(qū)分各種包裝和印章并有接近完美的準確率。VR-3000 識別并驗證集裝箱類型、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，從而能夠在供應鏈的任何位置提供供應鏈報告并啟用按需跟蹤。
識別包裝箱設計和印章
Saber Engineering 使用集成 Cognex VisionPro® 視覺工具的定制 Visual Basic 人機界面識別包裝設計和印章。使用的主要工具是 PatMax 零件和特征定位工具，它使用先進的幾何圖案匹配技術(shù)可靠而準確地識別和定位圖案。
圖案匹配有時會非常困難，因為許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圖像與圖像各部分之間的統(tǒng)計學相似性，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，但當生產(chǎn)線的外觀經(jīng)常性地發(fā)生變化時（如物體角度、尺寸和外形變化），尋找物體的能力及其準確性就會受到限制。
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。”Saber Engineering 總裁 Dennis Hopkins 說，“PatMax 是最好的，其他的都相差甚遠。”
正確的照明和相機角度也是視覺應用成功的重要因素，而這對于典型的包裝工廠也是個難題。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)線上的準確位置，所以它們離相機的距離可能比預期遠也可能近，且其朝向也會發(fā)生變化。在許多情況下相機需要讀取包裝盒的多個側(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，相機需要以一定的角度朝向包裝盒，然后才能讀取多個側(cè)面。
VR-3000 使用帶 120 瓦 LED 閃光燈的網(wǎng)絡攝像頭。“燈非常亮而且分布非常好，可以適應多種包裝箱類型?！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 英寸的對準誤差而不會影響準確率。它有一個獨立的 I/O 可以與可編程邏輯控制器 (PLC) 通信，以及一個能與打印機和 HarvestMark 系統(tǒng)通信的網(wǎng)絡輸出口。
學習識別新產(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練系統(tǒng)識別新包裝箱設計和印章：只需將一個包裝箱放到相機前，然后按人機界面 (HMI) 上的“學習”即可。HMI 上會顯示包裝箱的圖片，而且包裝箱上有三個疊加的窗口，表示 PatMax 檢測工具詳細檢查的區(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)分包裝箱設計的直觀設計特征和表示農(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，Saber 配置 VR-3000 處理客戶現(xiàn)有的所有包裝箱和印章，同時由 HarvestMark 人員進行安裝和培訓。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，以備將來生產(chǎn)線變化之需。
Sun Pacific 最近在其包裝生產(chǎn)中實施了一個項目以遵守 PTI 規(guī)定。公司并列運行 Saber Engineering 和另一家供應商的自動化包裝箱識別和標簽解決方案以進行對比。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、印章和標記，然后確定以每小時 3100 箱速度在生產(chǎn)線上下行的包裝盒的 GTIN（全球貿(mào)易項目標識代碼）。該解決方案將自動生成正確的標簽并以填充線速度將其應用到包裝盒上。
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重損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 VR-3000 系統(tǒng)，現(xiàn)在部署并運行于加利福尼亞中部和南部的多個包裝廠房。“客戶告訴我們視覺系統(tǒng)運行得非常不錯。”Hopkins 總結(jié)道。
