Inspección fiable de contenedores con inteligencia artificial
Inspección visual automática en la industria farmacéutica
Sector industrial: Sistemas de llenado en la industria farmacéutica | Cliente: Bonfiglioli Engineering S.r.l.
Como miembro del Grupo TASI -el mayor grupo del mundo especializado exclusivamente en pruebas de estanqueidad, medición e inspección-, Bonfiglioli Engineering lleva más de 45 años ofreciendo soluciones de control de calidad para todos los requisitos de envasado de los sectores farmacéutico, de latas metálicas y aerosoles, de alimentación y bebidas, químico y de cuidado personal.
La situación
En la industria farmacéutica existen muchas combinaciones posibles de envases, sus materiales y su contenido. Los contenidos o sustancias pueden ser en polvo, líquidos o congelados por choque y se envasan en ampollas, cartuchos, viales o frascos y se entregan al consumidor final. Sin embargo, antes de que estos envases lleguen al consumidor final, hay que comprobar que no presenten defectos. Los defectos pueden incluir partículas extrañas, defectos cosméticos (arañazos, deformaciones, etc.), niveles de llenado o colores incorrectos. Los envases suelen ser de vidrio, pero la industria se centra cada vez más en el plástico, por ejemplo en el ámbito de las formas de aplicación parenteral, es decir, los productos farmacéuticos se inyectan directamente y no se debilitan a través del tracto gastrointestinal.
El reto
Desde el punto de vista del sistema de inspección, esto plantea varios retos que hay que superar: en comparación con el vidrio, los envases de plástico son más variables en cuanto a sus propiedades óptico-luminosas y su menor transparencia dificulta el análisis del contenido. En segundo lugar, son menos transparentes, lo que dificulta el análisis del contenido. La variabilidad provocada por los plásticos hace que el análisis de manchas, que normalmente se utiliza para las inspecciones visuales clásicas con vidrio, no resulte práctico. Por este motivo, se necesitan herramientas que puedan aprender no sólo a reconocer las desviaciones, sino también a decidir si siguen estando dentro de los límites o no.
La solución
Bonfiglioli Engineering se dio cuenta muy pronto de que la visión por ordenador, un campo dentro de la inteligencia artificial (IA), está predestinada a las inspecciones en general y a las de envases de plástico en particular. La visión por ordenador sigue el modelo de la visión humana, que ha sido entrenada a lo largo de muchos siglos para distinguir, reconocer, deducir y determinar objetos, distancias, movimientos e irregularidades. Mediante la visión por ordenador, las máquinas deben aprender a ver, observar y reconocer como un ojo humano y, por tanto, ser capaces de tomar medidas y hacer recomendaciones. En concreto, para ello se utiliza el aprendizaje profundo con redes neuronales, que aprenden en qué se diferencian unas imágenes de otras y qué se puede ver en una imagen a nivel de píxel.
¿Cómo funciona?
Para que la inteligencia artificial funcione se necesitan grandes cantidades de datos. Un sistema de inspección en la industria farmacéutica genera muchos datos de imagen en sí. Los defectos en los envases se detectan mediante secuencias de imágenes de 360° con diferentes condiciones de iluminación. Para detectar partículas extrañas en un líquido, por ejemplo, el envase se pone en movimiento, se detiene bruscamente y el resultado se documenta con una secuencia de imágenes. En el caso de contenidos en polvo o congelados por choque, se hace girar los contenedores y se toman imágenes en distintos momentos de la rotación.
Por lo tanto, no debería haber escasez de material de imagen; el reto es más bien encontrar una cámara que pueda tomar el número necesario de imágenes de alta resolución y entregarlas -idealmente procesadas- al sistema anfitrión.
Sus ventajas
¿Cuáles son las características clave de su aplicación?
- Sensores de imagen de alta resolución
- FGPA (Field Programmable Gate Array)
- 256 MB de memoria de imagen
- Función inteligente: Multi-AOI
- Función inteligente: modo ráfaga
Los productos
En la búsqueda de la cámara adecuada, Bonfiglioli Engineering se orientó hacia la serie Gigabit Ethernet dual BVS CA-GX2 que no sólo cuenta con una gran selección de sensores de alta resolución, sino también con una FPGA y 256 MB de memoria de imagen. Ambos son los requisitos previos para una serie de funciones inteligentes, que en última instancia resultaron indispensables para Bonfiglioli Engineering a fin de cumplir los requisitos de 400 CPM (recuentos por minuto) y una integración sencilla.
Un total de doce cámaras forman parte del "Sistema de inspección visual automática" (AVI) de Bonfiglioli Engineering. Mientras que diez cámaras comprueban defectos como aplastamiento, manchas, cambios de color, partículas o nivel de llenado en el interior del envase, dos cámaras comprueban defectos en el exterior del envase, especialmente en el cierre.
Recomendaciones
Dos características inteligentes fueron especialmente decisivas en este caso: En primer lugar, la multi-AOI, que permite grabar distintas zonas del contenedor con diferentes tiempos de exposición y combinarlas en una sola imagen. En segundo lugar, el modo de ráfaga, que permite capturar imágenes a la máxima velocidad del sensor y transferirlas sin pérdidas mediante almacenamiento en búfer. Esto ha permitido a Bonfiglioli Engineering desarrollar una solución de inspección precisa y de alta velocidad. Además, se pudo ahorrar un cable Ethernet por cámara, lo que simplificó el cableado y la integración.