Ispezione affidabile dei container con l'intelligenza artificiale
Ispezione visiva automatica nell'industria farmaceutica
Settore industriale: Sistemi di riempimento nell'industria farmaceutica | Cliente: Bonfiglioli Engineering S.r.l.
Come membro del Gruppo TASI - il più grande gruppo mondiale specializzato esclusivamente in prove di tenuta, misurazioni e ispezioni - Bonfiglioli Engineering fornisce da oltre 45 anni soluzioni di controllo qualità per tutte le esigenze di confezionamento nei settori farmaceutico, delle lattine metalliche e degli aerosol, alimentare e delle bevande, chimico e della cura della persona.
La situazione
Nell'industria farmaceutica esistono molte combinazioni possibili di contenitori, materiali e contenuti. I contenuti o le sostanze possono essere in polvere, liquidi o surgelati e vengono riempiti in fiale, cartucce, fiale o flaconi e consegnati al consumatore finale. Tuttavia, prima che questi contenitori raggiungano il consumatore finale, devono essere controllati per individuare eventuali difetti. I difetti possono includere particelle estranee, difetti estetici (graffi, deformazioni, ecc.), livelli di riempimento o colori errati. I contenitori sono solitamente in vetro, ma l'industria si sta concentrando sempre più sulla plastica, ad esempio nel settore delle forme di applicazione parenterale, in cui i farmaci vengono iniettati direttamente e non indeboliti attraverso il tratto gastrointestinale.
La sfida
Dal punto di vista del sistema di ispezione, ciò pone diverse sfide che devono essere superate: rispetto al vetro, i contenitori in plastica sono più variabili in termini di proprietà ottico-luminose e la loro minore trasparenza rende più difficile l'analisi del contenuto. In secondo luogo, sono meno trasparenti, il che rende più difficile l'analisi del contenuto. La variabilità causata dalle materie plastiche rende impraticabile la blob analysis, normalmente utilizzata per le classiche ispezioni visive del vetro. Per questo motivo, sono necessari strumenti in grado di imparare non solo a riconoscere le deviazioni, ma anche a decidere se sono ancora entro i limiti o meno.
La soluzione
Bonfiglioli Engineering ha capito subito che la computer vision, un campo dell'intelligenza artificiale (AI), è predestinata alle ispezioni in generale e a quelle dei contenitori in plastica in particolare. La visione computerizzata è modellata sulla visione umana, che è stata addestrata per molti secoli a distinguere, riconoscere, dedurre e determinare oggetti, distanze, movimenti e irregolarità. Utilizzando la computer vision, le macchine dovrebbero imparare a vedere, osservare e riconoscere come l'occhio umano e quindi essere in grado di agire e formulare raccomandazioni. A questo scopo si utilizza l'apprendimento profondo con le reti neurali, che imparano come le immagini differiscono tra loro e cosa si può vedere in un'immagine a livello di pixel.
Come funziona?
Per far funzionare l'intelligenza artificiale sono necessarie grandi quantità di dati. Un sistema di ispezione nell'industria farmaceutica genera di per sé molti dati di immagine. I difetti sui contenitori vengono rilevati utilizzando sequenze di immagini a 360° con diverse condizioni di illuminazione. Per rilevare particelle estranee in un liquido, ad esempio, il contenitore viene messo in movimento, fermato bruscamente e il risultato viene documentato con una sequenza di immagini. Nel caso di polveri o contenuti surgelati, i contenitori vengono fatti ruotare e le immagini vengono scattate in momenti diversi durante la rotazione.
Non dovrebbe quindi mancare il materiale per le immagini; la sfida consiste piuttosto nel trovare una telecamera in grado di scattare il numero richiesto di immagini ad alta risoluzione e di trasmetterle - idealmente elaborate - al sistema host.
I vostri vantaggi
Quali sono le caratteristiche principali della vostra applicazione?
- Sensori di immagine ad alta risoluzione
- FGPA (Field Programmable Gate Array)
- 256 MB di memoria per le immagini
- Funzione intelligente: Multi-AOI
- Funzione intelligente: modalità Burst
I prodotti
Nella ricerca della telecamera giusta, Bonfiglioli Engineering è stata condotta alla serie dual Gigabit Ethernet BVS CA-GX2 che non solo dispone di un'ampia scelta di sensori ad alta risoluzione, ma anche di un FPGA e di 256 MB di memoria per le immagini. Entrambi sono i prerequisiti per una serie di funzioni intelligenti, che alla fine si sono rivelate indispensabili per Bonfiglioli Engineering al fine di soddisfare i requisiti di 400 CPM (conteggi al minuto) e di semplice integrazione.
Un totale di dodici telecamere fa parte del "Sistema automatico di ispezione visiva" (AVI) di Bonfiglioli Engineering. Mentre dieci telecamere controllano la presenza di difetti quali schiacciamenti, imperfezioni, variazioni di colore, particelle o livello di riempimento all'interno del contenitore, due telecamere controllano i difetti all'esterno del contenitore, in particolare sulla chiusura.
Raccomandazioni
Due caratteristiche intelligenti sono state particolarmente decisive in questo caso: In primo luogo, il multi-AOI, che supporta la registrazione di diverse aree del contenitore con tempi di esposizione diversi e li combina in un'unica immagine. In secondo luogo, la modalità burst, che consente di acquisire immagini alla massima velocità del sensore e di trasferirle senza perdite grazie al buffering. Questo ha permesso a Bonfiglioli Engineering di sviluppare una soluzione di ispezione precisa e ad alta velocità. Inoltre, è stato possibile risparmiare un cavo Ethernet per ogni telecamera, semplificando il cablaggio e l'integrazione.