포장 검사: 머신 비전을 사용하여 제품 품질과 안전 보장

포장 검사는 오랫동안 머신 비전 기술을 사용하는 자동화 검사 시스템을 통해 성공적으로 해결되는 중요한 작업이었습니다. 제약, 의료 기기, 담배, 식품 및 음료, 일반 소비재를 포함한 광범위한 산업 분야에서 포장 검사의 이점을 누릴 수 있습니다. 라벨 유무 및 위치, 변형되거나 잘못된 용기, 충전 수준 등과 같은 패키지 품질 문제에 대한 머신 비전 검증을 통해 제품의 미적 품질과 소비자 만족을 보장합니다.

더 중요한 것은 예를 들어 날짜/로트/제품 코드가 정확하고 읽기 쉽게 인쇄되었는지 확인하거나, 용기 라벨이 패키지의 실제 제품을 나타내는지 확인하거나, 정확하고 온전한 패키지 씰 및 안전 구성 요소를 확인하는 검사입니다. 소비자에게 안전한 제품을 전달하는 데 필수적입니다. 올바르고 손상되지 않은 고품질 포장을 검증하면 생산 비용을 절감하고 값비싼 제품 리콜을 방지할 수 있습니다. 오늘날 패키징 환경에는 다양한 유형의 머신 비전 애플리케이션이 존재하지만 다음에서는 이러한 시스템이 가치를 추가하는 몇 가지 일반적인 방법을 살펴봅니다.

머신 비전 기술은 라벨 검사 및 검증과 관련하여 다양한 유형의 작업을 수행합니다. 이러한 기술은 라벨 유무를 감지하고, 적절한 제품 라벨링을 보장하며, 라벨이 완전하고 제품 배송 준비가 되었는지 확인할 수 있습니다. 또한 이러한 기술은 라벨이 올바른 위치에 있는지 확인하고, 얼룩과 같은 결함을 감지하고, 경고 라벨이나 로고가 있는지 확인할 수 있습니다. 이 기술을 사용함으로써 기업은 제품 추적성과 제품 품질을 보장하는 동시에 생산성을 높이고 위험을 최소화합니다.

바코드 스캐너, 스마트 카메라 및 소프트웨어 도구는 다양한 시나리오에서 이러한 작업 중 일부를 수행할 수 있지만 영역 스캔 카메라 및 라인 스캔 카메라 배치될 수도 있습니다. 예를 들어, 회사에 배송을 위해 패키지와 상자를 팔레트화하는 비전 가이드 로봇이 있지만 라벨 검사 및 검증 도구도 추가하려는 경우 소프트웨어는 기존 카메라에서 획득한 이미지를 사용하여 이를 수행할 수 있습니다. 머신 비전 카메라 또한 일반적으로 바코드 판독 장치보다 더 높은 속도와 해상도를 제공하므로 팔레트가 이동 중이거나 멀리서 이미지를 생성하는 경우 이미지 획득에 도움이 됩니다.

패킷이나 프레임 손실 없이 안정적인 이미지 전송이 필요한 포장 검사 애플리케이션의 경우 Emergent Vision Technologies 카메라는 최적화된 이미지를 지원합니다. GigE 비전 스트림 프로토콜(GVSP) 접근 방식. 이는 모든 Emergent 카메라가 제로 복사 이미지 전송 및 제로 데이터 손실 이미징 기능을 제공하여 다중 카메라 시스템 및 실시간 처리에 중요한 CPU 오버헤드를 최소화하면서 효율적인 이미지 전송을 보장한다는 것을 의미합니다.

최신 Sony Pregius S 및 Gpixel CMOS 센서를 탑재한 Emergent의 5GigE, 10GigE, 25GigE 카메라 및 100GigE 카메라는 고속이 필요한지 여부에 관계없이 이 응용 프로그램과 기타 여러 포장 검사 응용 분야에 대해 0.5MP에서 100MP+ 범위의 전체 옵션을 제공합니다. 고해상도 또는 둘 다. 5GigE Eros 및 10GigE HR 시리즈의 카메라는 다음 Sony Pregius S CMOS 이미지 센서를 활용합니다. 

• 5.1MP IMX547: HE-5000-SBL 5GigE 카메라 (45.5fps), HR-5000-SBL 10GigE 카메라 (99fps)
• 8.1MP IMX546: HE-8000-SBL 5GigE 카메라 (36.5fps), HR-8000-SBL 10GigE 카메라 (73fps)
• 12.4MP IMX545: HE-12000-SBL 5GigE 카메라 (34fps), HR-12000-SBL 10GigE 카메라 (68fps)
• 16.13MP IMX542: HE-16000-SBL 5GigE 카메라 (26fps), HR-16000-SBL 10GigE 카메라 (52fps)
• 20.28MP IMX541: HE-20000-SBL 5GigE 카메라 (21.5fps), HR-20000-SBL 10GigE 카메라 (43fps)
• 24.47MP IMX540: HE-25000-SBL 5GigE 카메라 (17.5fps), HR-25000-SBL 10GigE 카메라 (35fps)

25GigE Bolt 시리즈는 또한 5.1MP IMX537을 활용합니다. HB-5000-SB (269fps), 8.1MP IMX536 HB-8000-SB (201fps), 12.3MP IMX535 HB-12000-SB (192fps), 20.28MP IMX531 HB-20000-SB, 그리고 24.47MP IMX530 HB-25000-SB (98fps). 옵션 범위는 다음과 같습니다. Zenith HZ-100-G 100GigE 카메라 (103.7MP Gpixel GMAX32103) 및 볼트 HB-127-S 25GigE 카메라 (127.7MP Sony IMX661) 카메라. 또한 대부분의 애플리케이션에서는 이러한 속도가 필요하지 않지만 Zenith 100GigE 카메라 시리즈는 다음과 같은 분야에서 Gpixel의 GSPRINT 시리즈를 활용합니다. HZ-2000-G (2.5MP GSPRINT4502, 3462fps), HZ-10000-G (10MP GSPRINT4510, 1000fps) 및 HZ-21000-G (21MP GSPRINT4521, 542fps).

그림 1 : 스캔 터널은 바코드 판독과 품질 검사를 고속으로 수행하기 위해 머신 비전 기술을 활용합니다.

특정 응용 분야의 경우 라인 스캔 카메라를 라벨 검사 및 검증 작업에 사용할 수도 있습니다. 1990년대에는 비트로닉 UPS의 세계 최대 소포 유통 센터에 소포 식별 기술을 설치했습니다. 컨베이어 벨트에서 이동하는 소포의 바코드와 라벨을 읽는 Vitronic의 고정 라인 스캔 카메라 시스템에서 판독되지 않은 소포를 작업자가 수동으로 코딩했습니다. 오늘날 이 회사는 여전히 Vipac 식별 시스템에 라인 스캔 카메라를 배치하고 읽기 어려운 바코드에 대해 작업자 대신 머신 비전 소프트웨어를 활용하여 100%에 가까운 식별률을 달성하고 있습니다.

오늘날의 고속 패키징 환경에서는 Emergent의 10GigE, 25GigE 및 100GigE 라인 스캔 카메라 제품군을 안정적으로 배포하여 무복사, 무데이터 손실 이미징 기능을 제공할 수 있습니다. 모델 범위는 다음과 같습니다. 4K LR-4KG35 10GigE 라인 스캔 카메라 172KHz까지 가능 LZ-16KG5 100GigE 라인 스캔 카메라, 400KHz에 도달할 수 있습니다.

모든 유형의 기업은 머신 비전 및 자동화 기술을 사용하여 1차 및 2차 포장을 검사하여 제품 품질을 보장하고, 제품 이탈을 방지하고, 제품 리콜을 방지하고, 궁극적으로 고객 만족을 유지합니다. 제품 포장 유형은 산업별로 매우 다양하지만 품질 관리 목적을 위한 내용물 검사 및 검증은 일반적인 응용 분야입니다. 여기에는 다음과 같은 예가 포함됩니다. 

• 블리스터 팩 검사: 블리스터 팩은 플라스틱이나 알루미늄으로 만든 공동과 일반적으로 플라스틱, 종이, 알루미늄 또는 부드러운 호일 유형 라미네이션으로 만든 뚜껑이 있는 미리 형성된 플라스틱 패키지입니다. 구멍에는 제품이 들어 있고 뚜껑은 패키지의 제품을 밀봉합니다. 일반적으로 식품 및 음료 또는 소비자 포장 제품에 사용되는 블리스터 팩에는 장난감부터 의약품까지 모든 것이 담길 수 있습니다. 영역 스캔 카메라 및 소프트웨어를 포함한 머신 비전 기술은 이러한 팩의 내용물을 확인하는 동시에 포장이 손상되지 않고 적절하게 밀봉되었는지 확인할 수 있습니다. 그렇지 않으면 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 어떤 경우에는 플라스틱에서 나오는 반사로 인해 플라스틱 블리스터 팩을 검사하는 것이 어려울 수 있으며, 특히 포장이 고르지 않은 경우에는 더욱 그렇습니다. 이러한 경우 Emergent의 편광 카메라를 사용하면 예를 들어 패키지 완전성을 확인하거나 손상된 태블릿을 검사하는 데 필요한 추가 대비를 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 플라스틱이 불투명한 경우 Emergent의 SWIR 카메라를 배치하여 밀봉된 제품 내부를 검사할 수 있습니다. 아래에서 편광 및 SWIR에 대해 자세히 알아보세요. 
• 키팅: 제조 환경에서 키팅은 식품, 의료 용품, 애완동물 용품, 패션 또는 기타 소비재와 같은 제품을 더 큰 패키지로 포장하여 고객에게 배송하는 것을 의미합니다. 영역 스캔 카메라, 스마트 카메라 및 소프트웨어 도구를 포함한 머신 비전 기술은 의료 용품 키트와 같은 품목을 검사하여 모든 품목이 패키지 안에 있고 올바른 위치에 있으며 고객에게 배송하기에 좋은 상태인지 확인할 수 있습니다.

대규모 포장 작업에서는 배송 전에 패키지가 팔레트화를 위해 올바른 라인으로 보내지도록 머신 비전 시스템을 배포하는 경우가 많습니다. 회사는 손상된 포장물이 매장 진열대로 보내지는 것을 원하지 않습니다. 따라서 영역 스캔 카메라, 스마트 카메라 및 소프트웨어와 같은 비전 시스템 기술은 들어오는 상자를 검사하여 외관 문제로 인해 상자를 다시 포장할 필요가 없는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 찌그러짐, 긁힘, 균열 등의 결함이나 손상. 이러한 기술을 사용하면 바코드나 QR 코드를 고속으로 판독하여 올바른 유형의 수프가 올바른 포장 스테이션으로 전송되는지 확인할 수도 있습니다. 마지막으로 머신 비전 기술은 팔레트 수, 만료일, 제품 유형도 기록할 수 있어 배송 라벨 정보를 알리고 회사의 전사적 자원 관리(ERP) 시스템에 중요한 데이터를 입력하는 데 도움이 됩니다. 

또한 포장 과정 전반에 걸쳐 회사는 포장이 안전하고 평판을 손상시킬 수 있는 이물질이나 오염 물질이 없는지 확인해야 합니다. 영역 스캔 카메라, 스마트 카메라 및 머신 비전 소프트웨어는 포장 공정 중에 자동화된 검사를 수행하여 포장 작업에서 이러한 상황을 방지하는 데 도움이 됩니다. Emergent의 카메라 제품군은 오늘날의 포장 검사 시스템에 필요한 제로 데이터 손실, 제로 복사 이미지 전송 기능을 제공하여 다중 카메라 설정 및 실시간 처리에 중요한 최소한의 CPU 오버헤드로 효율적인 이미지 전송을 보장합니다.

어떤 경우에는 SWIR 카메라를 사용하여 불투명 호일로 포장된 쿠키 용기의 내부를 검사할 수도 있습니다. 다음과 같은 카메라 HE-300-SI, HE-1300-SI, HE-3200-SI및 HE-5300-SI - Eros 5GigE 카메라 시리즈의 일부인 – 고급 센서인 Sony의 SenSWIR 센서를 활용합니다. 400~1700nm 범위의 이미지를 캡처할 수 있습니다. 이 카메라는 Sony의 0.33MP IMX991, 1.31MP IMX990, 3.14MP IMX993 및 5.24MP IMX992 센서를 기반으로 합니다.

포장 환경 내의 여러 다른 응용 분야에서는 캡이 탬퍼 링과 정렬되었는지 확인하기 위한 캡 폐쇄 검사를 포함하여 SWIR 카메라를 사용해야 할 수 있습니다. 결함이 있거나 허용할 수 없는 병, 병, 기타 용기(캡 누락, 탬퍼 링(또는 둘 다), 캡의 부적절한 조작, 기타 결함 있는 캡)은 리콜, 낭비 및 재작업으로 이어질 수 있습니다. 머신 비전 카메라와 소프트웨어는 캡과 탬퍼 밴드의 유무와 위치를 확인하는 것뿐만 아니라 캡의 색상과 적절한 닫힘도 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 가시 파장 카메라와 소프트웨어는 투명 병과 착색 병의 충전 수준 검사를 수행할 수 있습니다.

그림 2 : 충전 레벨 검사 애플리케이션에는 머신 비전 기술을 사용하여 충전 레벨을 확인하며, 때로는 SWIR 카메라를 사용하기도 합니다.

병이나 용기가 불투명한 특정 응용 분야에서 Emergent의 SWIR 카메라는 400~1700nm 범위의 이미지를 캡처하여 가시광선 카메라가 확인할 수 없는 충전 수준을 확인할 수 있습니다. 또한 일부 패키지는 유도 밀봉 또는 밴드 밀봉과 같은 열 밀봉 기술을 사용할 수 있습니다. 이러한 경우, 제품이 부적절하게 밀봉된 경우 제품 안전 및 품질 위험을 초래할 수 있으므로 제품을 고객에게 배송해서는 안 됩니다. 따라서 기업은 적외선 카메라를 활용하여 밀봉이 제대로 되었는지 검사할 수 있습니다.

식품, 화장품, 소비재 등 다양한 종류의 제품이 플라스틱에 포장되어 도착합니다. 팔레타이징 및 배송 전 포장된 패키지를 검사하기 전에도 플라스틱 포장 자체가 머신 비전 시스템으로 검사되었을 가능성이 높습니다. 인쇄 중 찢어짐, 찢어짐 및 파손은 재정적 및 생산성 손실로 이어질 수 있으므로 플라스틱 인쇄 품질 검사를 중요한 단계로 만듭니다. 웹 검사 시스템은 Emergent Vision Technologies의 고속 라인 스캔 카메라를 활용하여 플라스틱을 고속으로 검사하여 배송을 위해 발송되기 전에 가능한 결함을 식별할 수 있습니다.

그림 3 : 머신 비전 기술은 수축 포장을 통해 패키지의 내용물을 검사하는 동시에 수축 포장 자체도 검사할 수 있습니다.

플라스틱과 관련된 다른 유형의 검사에도 플라스틱 포장을 적용한 후 패키지 내 내용물을 검사 및 확인하고 플라스틱 포장 자체의 밀봉 무결성을 검사하는 등 머신 비전 기술의 이점이 있습니다. 투명한 플라스틱 포장을 통해 패키지의 내용물을 검사하는 것은 가시 파장 영역 스캔 카메라와 소프트웨어를 사용하여 수행할 수 있으며, 포장이 불투명한 경우 SWIR 카메라를 사용할 수 있습니다. 

또 다른 용도로는 제품을 포장한 후 플라스틱 수축 랩 자체를 검사하여 찢어진 부분이나 이물질이 없는지 확인하는 것입니다. 그러나 투명한 플라스틱 랩을 검사하는 것은 광택이 있고 반사되는 특성으로 인해 어려움을 겪습니다. 다음과 같은 편광 카메라 HR-12000-SP 과 HR-5000-SP 먼지, 범프, 긁힘, 구부러짐과 같은 표면 결함을 감지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 카메라는 Sony의 5MP Sony IMX250MZR(모노) 및 IMX250MYR(컬러)와 12MP Sony IMX253MZR(모노) 및 IMX253MYR(컬러)을 기반으로 합니다. 센서는 모든 렌즈 위에 미세한 와이어 그리드 편광판을 갖추고 있으며 0픽셀 그룹에서 45°, 90°, 135° 및 4° 편광 각도를 갖습니다. 그룹이 보간되어 센서의 전체 기능 해상도가 XNUMX배 감소합니다. 즉, 각 XNUMX픽셀 블록은 출력의 XNUMX픽셀과 동일합니다.

Emergent는 GPUDirect를 사용하여 무복사 및 무손실 기술로 이미지를 GPU에 직접 가져오는 eCapture Pro 소프트웨어용 플러그인을 개발했습니다. 플러그인에는 편광 정도, 편광 방향 또는 각도와 같은 표준 편광 처리 파이프라인의 특성 출력의 이점을 검토할 수 있는 옵션이 포함되어 있습니다. 최종 사용자는 편광을 제거하거나 0°, 45°, 90° 또는 135°의 네 가지 방향 옵션 중 하나를 출력하도록 선택할 수도 있습니다.

모든 고속, 고해상도 GigE Vision 카메라에서 Emergent는 독점 또는 포인트 카메라에 의존하는 대신 안정적이고 강력한 데이터 수집 및 전송을 위해 최적화된 GigE Vision 접근 방식과 유비쿼터스 이더넷 인프라를 사용하여 동급 최고의 성능을 보장합니다. 투 포인트 인터페이스 및 이미지 수집 보드. 또한 Emergent는 NVIDIA의 GPU다이렉트, 이는 이미지를 GPU 메모리로 직접 전송할 수 있게 하여 대용량 데이터 전송이 시스템 CPU 및 메모리에 미치는 영향을 완화합니다. 이러한 설정은 데이터 처리를 위해 보다 강력한 GPU 기능을 활용하는 동시에 GigE Vision 표준과의 호환성 및 호환 소프트웨어 및 주변 장치와의 상호 운용성을 유지합니다.

GigE Vision 표준 내에서 TCP(전송 제어 프로토콜) 또는 RDMA(원격 직접 메모리 액세스) 및 RoCE(RDMA over Converged Ethernet)를 사용하게 된 문제 중 하나는 수신기에서 이더넷 패킷을 분석하여 다음을 제공해야 한다는 것입니다. 이미지 데이터를 연속적인 형태로 애플리케이션에 전달합니다. 이를 위해서는 이더넷 패킷 헤더를 분리해야 합니다. 이는 소프트웨어를 사용하여 가능하지만 메모리 대역폭이 3배 증가하고 CPU 사용률이 더 높아야 합니다. RDMA 사용자는 기존 GigE Vision 및 RDMA의 장단점을 논의할 때 자랑합니다. 

Emergent Vision Technologies는 고속 이미징의 최고 성능을 위한 필수 요구 사항이 된 무복사 이미지 전송 접근 방식을 활용합니다. 이 접근 방식은 현재 네트워크 인터페이스 카드에서 사용할 수 있는 내장 분할 기능을 사용하여 CPU 및 메모리 대역폭을 최소화합니다. 이 애니메이션은 제로 카피 이미지 전송을 위해 최적화된 GigE Vision Stream Protocol(GVSP)을 사용하는 시스템의 제로 카피 메모리 대역폭 사용량을 보여줍니다. 애니메이션의 첫 번째 부분에서는 시스템이 최적화되지 않아 NIC의 버퍼가 오버플로되는 것을 보여주고, 두 번째 부분에서는 제로 복사 및 시스템 최적화를 통해 데이터가 자유롭고 안정적으로 흐르는 모습을 보여줍니다.

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