Contrôle fiable des emballages grâce à l'intelligence artificielle
Inspection visuelle automatique dans l'industrie pharmaceutique
Secteur d'activité : Installations de remplissage dans l'industrie pharmaceutique | Client : Bonfiglioli Engineering S.r.l.
En tant que membre du TASI Group - le plus grand groupe mondial exclusivement spécialisé dans les tests d'étanchéité, la mesure et l'inspection - Bonfiglioli Engineering fournit depuis plus de 45 ans des solutions de contrôle qualité pour toutes les exigences d'emballage dans les secteurs des produits pharmaceutiques, des boîtes métalliques et des aérosols, de l'alimentation et des boissons ainsi que de la chimie et des soins personnels.
La situation
Dans l'industrie pharmaceutique, les possibilités de combinaison des emballages, de leurs matériaux et de leurs contenus sont multiples. Les contenus ou substances peuvent être pulvérulents, liquides ou congelés et arrivent conditionnés dans des ampoules, des carpules, des fioles ou des ophtioles chez le consommateur final. Mais avant que ces emballages n'arrivent chez le consommateur final, il faut vérifier qu'ils ne présentent pas de défauts. Les défauts peuvent être des particules étrangères, des défauts cosmétiques (éraflures, déformations, etc.), des niveaux de remplissage incorrects ou des couleurs. La plupart du temps, les emballages sont en verre, mais le secteur utilise de plus en plus le plastique, par exemple dans le domaine des formes d'administration parentérales, c'est-à-dire que les produits pharmaceutiques sont injectés directement et ne sont pas atténués par le tractus gastro-intestinal.
Le défi
Du point de vue du système d'inspection, il en résulte plusieurs défis à relever : par rapport au verre, les récipients en plastique présentent une plus grande variabilité en termes de propriétés optiques lumineuses et leur transparence moindre rend l'analyse de leur contenu plus difficile. Deuxièmement, ils sont moins transparents, ce qui rend l'analyse des contenus plus difficile. La variabilité induite par les plastiques rend impraticable l'analyse des blobs, normalement utilisée pour les inspections visuelles classiques avec du verre. C'est pourquoi il faut des outils capables d'apprendre non seulement à détecter les variations, mais aussi à décider si elles sont encore dans les limites ou non.
La solution
Bonfiglioli Engineering a reconnu très tôt que la vision par ordinateur, un domaine de l'intelligence artificielle (IA), était prédestinée à l'inspection en général et des emballages en plastique en particulier. Le modèle de la vision par ordinateur est la vision humaine, qui a été entraînée pendant des siècles à distinguer, reconnaître, déduire et déterminer des objets, des distances, des mouvements et des irrégularités. Grâce à la vision par ordinateur, les machines doivent apprendre à voir, à observer et à reconnaître comme l'œil humain, et donc à prendre des mesures et à émettre des recommandations. Concrètement, on utilise pour cela le deep learning avec des réseaux neuronaux qui apprennent comment les images se distinguent les unes des autres et ce qui est visible dans une image au niveau des pixels.
Comment cela fonctionne-t-il ?
Pour que l'intelligence artificielle puisse fonctionner, de grandes quantités de données sont nécessaires. En soi, un système d'inspection dans l'industrie pharmaceutique génère déjà une grande quantité de données d'images. Les défauts des récipients sont détectés par des séquences de prise de vue à 360° avec différentes conditions d'éclairage. Pour détecter des particules étrangères dans un liquide, par exemple, l'emballage est mis en mouvement, arrêté brusquement et la conséquence est documentée par une séquence d'images. Pour les poudres ou les contenus congelés, les récipients sont mis en rotation et des images sont prises à différents moments pendant la rotation.
Le défi consiste plutôt à trouver une caméra capable de prendre le nombre requis d'images haute résolution et de les transmettre - idéalement préparées - au système hôte.
Vos avantages
Quelles sont les principales caractéristiques de votre application ?
- Capteurs d'images haute résolution
- FGPA (Field Programmable Gate Array)
- 256 Mo de mémoire d'image
- Fonctionnalité intelligente : Multi-AOI
- Fonctionnalité intelligente : mode rafale
Les produits
A la recherche de la caméra adéquate, Bonfiglioli Engineering s'est tourné vers la série Dual-Gigabit Ethernet BVS CA-GX2 qui dispose non seulement d'un grand choix de capteurs à haute résolution, mais aussi d'un FPGA et d'une mémoire d'image de 256 Mo. Ces deux éléments sont la condition préalable à une série de fonctions intelligentes qui se sont finalement avérées indispensables pour Bonfiglioli Engineering afin de satisfaire aux exigences de 400 CPM (Counts per Minute) et d'une intégration simple.
Douze caméras au total font partie du "Automatic Visual Inspection System" ou AVI de Bonfiglioli Engineering. Tandis que dix caméras vérifient si des défauts tels que des écrasements, des défauts d'aspect, des changements de couleur, des particules ou le niveau de remplissage apparaissent à l'intérieur de l'emballage, deux caméras vérifient s'il y a des défauts à l'extérieur de l'emballage, notamment au niveau de la fermeture.
Recommandations
Deux Smart Features ont été particulièrement décisives à cet égard : D'une part, le Multi-AOI, qui prend en charge la prise de vue de différentes zones de l'objet avec différents temps d'exposition et les assemble en une seule image. D'autre part, le mode rafale, qui permet de prendre des images à la vitesse maximale du capteur et de les transmettre sans perte grâce à la mise en mémoire tampon. Cela a permis à Bonfiglioli Engineering de développer une solution d'inspection précise et "haute vitesse". En outre, il a été possible d'économiser un câble Ethernet par caméra, ce qui a simplifié le câblage et l'intégration.