Egy nagy gyógyszeripari vállalat csomagolósora a számítógépes látás rendszerének igényes alkalmazását követeli meg: eleget kell tenni a világ különböző tájairól származó nyelvi és törvényességi feltételeknek, és ki kell tudni választani ezekhez a megfelelően pontos címkét a több tucat lehetséges alternatíva közül. A számítógépes látás korábban használt rendszere a hibásakkal együtt helytelenül kiszűrte a hibátlanul becsomagolt termékek egynegyedét is.

Amikor a gyógyszergyártó telepítette az új csomagolósort, korszerűsítette a számítógépes látás rendszerét is. A régit a Cognex In-Sight 5100 és 5600 rendszerekkel helyettesítette, amelyek az optikai jelfelismerést-jelellenőrzést (OCR/OCV) használják a címkéken található jelek olvasásához, és összevetik azokat a megfelelő szekvenciával. Ez a megoldás a helytelen kiszűréseket mindössze 0,5 százalékra csökkentette, és ezáltal jelentősen hozzájárult már az első sorozatgyártás sikeréhez (minőségéhez), majd ezt követően a teljes körű gépi hatékonyságot (overall equipment effectiveness, OEE) is háromszorosára növelte.

Korábban sok volt a tévedés

A csomagolósor, amelyet korábban használtak a szóban forgó célra, egy lineáris gép volt, amely hőátviteles nyomtatást használt a címkék előállítására, és a számítógépes látás rendszere az ezekről készült felvételeket referenciával hasonlította össze. E rendszernél problémaként merült fel, hogy az ideális mintát vetette össze a tényleges felvételekkel, aminek következtében nagy számban szűrt ki tévesen termékeket.

Ez a nagymértékű téves szűrés alapvetően befolyásolta a csomagolósor elégtelen hatékonyságát (OEE). További problémaként túlságosan időigényes volt a számítógépes látás rendszerének átállítása új címkék esetében. A gépsor hatékonyságának növeléséhez a gyógyszergyártó alternatívakat keresett. A gépgyártó egy rotációs címkézőgépet fejlesztett ki, amely a hőátviteles nyomtatás előnyeit, nagyobb teljesítményét használja ki. A számítógépes látás rendszerének javításával a Puerto Rico-i WJ Automation & Integration (WJAI) vállalatot bízták meg.

A rendszer kiválasztása

Az elvárás szerint egy nagyon bonyolult címkét minden szempontból szinte 100 százalékos pontossággal kell ellenőrizni. Az első lépés a megoldás felé vezető úton, hogy egy olyan számítógépes „látó” rendszert találjanak, amely pontosan tud azonosítani és ellenőrizni számos különféle címkét. Végül a Cognex In-Sight 5100 és 5600 rendszereket választották, mivel gyorsak, pontosak, könnyen programozhatók és megfelelően kompaktak ahhoz, hogy a gépsor jelenlegi terében elférjenek.

A korábbi rendszer egyik problémája az volt, hogy különálló kamerát használt, továbbá egy digitalizálóeszközt és egy számítógépet, amelyeket kábelek kötöttek össze egymással. Ezekben a kapcsolatokban túl magas volt a jel-zaj szintje, ami egyike volt a számítógépes látás rendszerében tapasztalható pontatlanságok okainak. Az In-Sight 5100 és 5600 kamerás rendszereknél nem merül fel ez a hiba, mivel a számítógépes látás egész rendszere egyetlen tokozatba integrált.

A Cognex mindkét rendszere nagyon gyors, és 100 milliszekundumos ellenőrzési ciklust kínál, ami bőven alatta van a gépi ellenőrzési ciklus hosszának. A számítógépes látás In-Sight 5100 rendszere egy másodperc alatt közel 60 nagyon jó minőségű 8 bites felvételt készít 640×480 pixeles képfelbontással, az In-Sight 5600 pedig nagyon nagy sebességgel készíti a 640×480 képfelbontású felvételeket.

A számítógépes látás programozása

A konkrét esetekben használatos címkék függvényében az egyes információk a címke bal, jobb vagy mindkét oldalán találhatók. A címke bal oldalán általában legfeljebb háromsornyi szöveg áll, soronként maximum 15 jellel. A címke jobb oldala általában az úgynevezett pharmacode kódot, azaz a gyógyszeripari bináris kódot, tehát egy standard 1D-s vonalkódot tartalmaz, amely a gyógyszeriparban a csomagolás-ellenőrzés rendszerének jele. Egyes címkék rendelkeznek 2D-s kóddal is, amelyek a címke jobb és bal oldalán is megjelenhetnek. Az 1D-s vonalkódot, amely a tételszámot jelenti, feltüntetik minden címke alsó részén is.

Ez azt jelenti, hogy a címke teljes ellenőrzésének érdekében viszonylag nagy, 10,16 cm szélességű és 6,35 cm magasságú látómezőt kell leolvasni. A címkék ráadásul nagyon fényesek, így a felületén fényvisszaverődés keletkezhet, ami ronthatja a felvétel minőségét. Egy további ellenőrzési követelmény a gyógyszerdoboz alján lévő nyomtatás helyességének ellenőrzése volt. A WJAI társaság ezzel a feladattal úgy birkózott meg, hogy a látómezőt két részre osztotta – egy jobb, illetve bal részre és a gyógyszerdoboz aljára –, majd mindkét szekció vizsgálatát önálló számítógépes rendszerrel oldotta meg.

A bal oldalra a Cognex In-Sight 5600 rendszert, a jobb oldalra az In-Sight 5100-at és egy további In-Sight 5100 rendszert pedig a doboz aljához használt fel. A számítógépes látás bal oldali rendszere 2,54 cm szélességű és 5,08 cm magasságú, a jobb oldali rendszer látómezejének szélessége 3,81 cm és magassága 5,08 cm, a doboz aljához használt látómező pedig 5,08 cm szélességű és 5,08 cm magasságú. Mindehhez szórt fényt használtak és gondosan kísérleteztek a megvilágítási szöggel, hogy minimalizálják a fényvisszaverődést. A WJAI társaság a kamerák programozásához és a címkék olvasásához a Cognex In-Sight Explorer szoftvert használta.

A bal oldali kamera a háromsornyi szöveg olvasásához és azok összevetéséhez a várt eredménnyel a Cognex OCRMax algoritmust használja. A Cognex OCR/OCV eszközei kitűnően megbirkóznak a kis kontrasztú és a zavaró vagy nem egyenletesen elhelyezkedő jelekkel is. A vonalkódok olvasásához a Cognex IDMax olvasási eszközeit használták fel. Az IDMax jól kezeli a csökkent minőségű kódokat is és folyamatosan magas szintű olvashatóságot tesz lehetővé. A gép termelési volumene a jelenlegi percenkénti 100 gyógyszerdobozhoz képest akár a háromszorosára is növelhető anélkül, hogy a számítógépes látás rendszerének gyorsaságát fokoznánk.

Integrálás a csomagolósorba

A WJAI társaság a számítógépes látás rendszereit úgy konfigurálta, hogy azok kommunikáljanak a gépet vezérlő PLC Allen-Bradley programozható logikai vezérlővel és a HMI szoftverrel. Mikor a kezelő a címkék új tételszámát kezeli, először meghatározza a címke típusát a HMI felületen, amely értesíti a számítógépes látás rendszerét a szövegről és a vonalkódokról, amelyeknek a címkéken szerepelniük kell, illetve azok pozíciójáról. Ez az integráció kiiktatja a folyamatból a számítógépes látás rendszerének átállítását, mikor a címkék között váltunk az egyik típusú címkéről a másikra.

A PLC ugyancsak elküld egy jelet, hogy a címke a helyén van, és készen áll az ellenőrzésre. A címkék ellenőrzése után a számítógépes látás rendszere átadja az eredményeket a PLC-nek és a HMI felületnek. Azok a gyógyszerdobozok, amelyek nem jutnak át sikeresen az ellenőrzésen, automatikusan egy konténerbe kerülnek. A hibás termékeket manuálisan ellenőrzik és a hibát kijavítják. A kezelő a kamera által készített felvételeket valós időben láthatja egy ellenőrző ablakban, ami megkönnyíti a felmerülő problémák megoldását.

A számítógépes látás új rendszerének hitelességi vizsgálata mindössze egy hétig tartott, amíg a korábbi rendszernél ez három hónapot vett igénybe. A számítógépes látás rendszere azzal, hogy a helytelen kiszűrés mértékét mindösszesen fél százalékra csökkentette, magasan felülmúlta a gyógyszergyártó elvárásait. Ugyancsak javított a csomagolósor hatékonyságán azzal, hogy a címkék közötti átállást egyszerűsítette. Ezek az új jellemzők, tehát a dobozok átjutása a szűrőn „első nekifutásra”, illetve az egyszerű kezelhetőség jelentős szerepet játszottak abban, hogy a hatékonyság értéke (EDO) drámai módon megnőtt, miáltal a gyógyszergyártó iparágában a legjobb cégek közé került.