Inspeção fiável de contentores com inteligência artificial
Inspeção visual automática na indústria farmacêutica
Setor industrial: Sistemas de enchimento no setor farmacêutico | Cliente: Bonfiglioli Engineering S.r.l.
Como membro do Grupo TASI - o maior grupo do mundo especializado exclusivamente em testes, medições e inspeções de vazamentos - a Bonfiglioli Engineering fornece soluções de controle de qualidade para todos os requisitos de embalagem nos setores farmacêutico, de latas metálicas e aerossóis, alimentos e bebidas, químico e de cuidados pessoais há mais de 45 anos.
A situação
No setor farmacêutico, há muitas combinações possíveis de recipientes, seus materiais e seus conteúdos. Os conteúdos ou substâncias podem ser em pó, líquidos ou congelados por choque e são envasados em ampolas, cartuchos, frascos ou ampolas e entregues ao consumidor final. No entanto, antes que esses contêineres cheguem ao consumidor final, eles devem ser verificados quanto a defeitos. Os defeitos podem incluir partículas estranhas, defeitos cosméticos (arranhões, deformações etc.), níveis de enchimento ou cores incorretas. Os recipientes geralmente são feitos de vidro, mas o setor está se concentrando cada vez mais no plástico, por exemplo, na área de formas parenterais de aplicação, ou seja, os produtos farmacêuticos são injetados diretamente e não enfraquecidos pelo trato gastrointestinal.
O desafio
Do ponto de vista do sistema de inspeção, isso representa vários desafios que precisam ser superados: em comparação com o vidro, os recipientes de plástico são mais variáveis em termos de suas propriedades ópticas de luz e sua menor transparência dificulta a análise do conteúdo. Em segundo lugar, eles são menos transparentes, o que torna mais difícil a análise do conteúdo. A variabilidade causada pelos plásticos significa que a análise de bolhas, que normalmente é usada para inspeções visuais clássicas com vidro, não é prática. Por esse motivo, são necessárias ferramentas que possam aprender não apenas a reconhecer desvios, mas também a decidir se eles ainda estão dentro dos limites ou não.
A solução
A Bonfiglioli Engineering reconheceu desde o início que a visão computacional, um campo da inteligência artificial (IA), está predestinada para inspeções em geral e para recipientes de plástico em particular. A visão computacional tem como modelo a visão humana, que foi treinada durante muitos séculos para distinguir, reconhecer, deduzir e determinar objetos, distâncias, movimentos e irregularidades. Usando a visão computacional, as máquinas devem aprender a ver, observar e reconhecer como um olho humano e, assim, ser capazes de agir e fazer recomendações. Especificamente, a aprendizagem profunda com redes neurais é usada para isso, que aprendem como as imagens diferem umas das outras e o que pode ser visto em uma imagem no nível do pixel.
Como isso funciona?
São necessárias grandes quantidades de dados para que a inteligência artificial funcione. Um sistema de inspeção no setor farmacêutico gera muitos dados de imagem por si só. Os defeitos nos contêineres são detectados usando sequências de imagens de 360° com diferentes condições de iluminação. Para detectar partículas estranhas em um líquido, por exemplo, o contêiner é colocado em movimento, parado abruptamente e o resultado é documentado com uma sequência de imagens. No caso de pó ou conteúdo congelado por choque, os contêineres são girados e as imagens são obtidas em momentos diferentes durante a rotação.
Portanto, não deve haver falta de material de imagem; o desafio é encontrar uma câmera que possa capturar o número necessário de imagens de alta resolução e fornecê-las - idealmente processadas - ao sistema host.
Suas vantagens
Quais são os principais recursos de seu aplicativo?
- Sensores de imagem de alta resolução
- FGPA (Field Programmable Gate Array)
- Memória de imagem de 256 MB
- Recurso inteligente: Multi-AOI
- Recurso inteligente: Modo Burst
Os produtos
Na busca pela câmera certa, a Bonfiglioli Engineering foi levada à série dual Gigabit Ethernet BVS CA-GX2 que não só tem uma grande variedade de sensores de alta resolução, mas também um FPGA e 256 MB de memória de imagem. Ambos são os pré-requisitos para uma série de recursos inteligentes, que acabaram se mostrando indispensáveis para a Bonfiglioli Engineering a fim de atender aos requisitos de 400 CPM (contagens por minuto) e integração simples.
Um total de doze câmeras fazem parte do "Sistema de Inspeção Visual Automática" da Bonfiglioli Engineering, ou AVI, para abreviar. Enquanto dez câmeras verificam defeitos como esmagamento, manchas, alterações de cor, partículas ou nível de enchimento no interior do contêiner, duas câmeras verificam defeitos na parte externa do contêiner, especialmente no fechamento.
Recomendações
Dois recursos inteligentes foram particularmente decisivos aqui: Em primeiro lugar, o multi-AOI, que suporta a gravação de diferentes áreas do contêiner com diferentes tempos de exposição e as combina em uma única imagem. Em segundo lugar, o modo burst, que permite capturar imagens na taxa máxima do sensor e transferi-las sem perdas por meio de buffer. Isso permitiu que a Bonfiglioli Engineering desenvolvesse uma solução de inspeção precisa e de alta velocidade. Além disso, foi possível economizar um cabo Ethernet por câmera, o que simplificou o cabeamento e a integração.