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Inspeção da qualidade total das garrafas de suco após o processo de enchimento

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O poder de um sistema de visão In-Sight com a simplicidade e acessibilidade de um sensor de visão comum

A Original Juice Co. se deparou com um desafio quando precisou alcançar resultados consistentes na colocação da tampa em uma garrafa, após o processo de enchimento. Ela queria que cada tampa de garrafa enroscada em todos os diferentes tipos de garrafas fosse aplicada completamente, de forma reta e não enviesada, além de certificar-se de que as fitas contra adulteração não estivessem rompidas naqueles produtos que as exigissem.

A empresa considerou a instalação de um sistema de visão de última geração que pudesse inspecionar uma série de imperfeições não toleradas nas linhas de alta velocidade e no equipamento de enchimento. A resistência do ombro das várias garrafas é muito importante e deve suportar significativa pressão e torque na cabeça nas etapas da operação de enchimento e fechamento. Qualquer defeito que possa comprometer a integridade dessa área é um atributo de inspeção do sistema de visão.

Além de realizar aplicações confiáveis e repetitivas, o sistema de visão escolhido precisaria inspecionar a uma alta taxa de velocidade, de até 300 garrafas por minuto, para atender às elevadas exigências de produção da Original Juice Co. Para resolver isso, a Original Juice Co. começou a trabalhar com a SciTech Pty Ltd, que tem um histórico de vasta experiência como integrador da Cognex.

O processo começou com um teste nas instalações do cliente realizado pela SciTech. Os resultados atenderam às exigências de satisfação de todos os envolvidos e comprovou que o projeto era viável e que seria de enorme benefício ao garantir que cada garrafa que saísse da fábrica da Original Juice Co. estivesse totalmente livre de imperfeições. O teste concentrou-se somente em um tipo de garrafa. No final do período de teste, o trabalho começou pela implementação de um sistema completo, que serviria a todos os tipos de garrafas atuais e que também fosse capaz de, no futuro, acomodar quaisquer novos tipos de garrafas e tampas.

A SciTech optou por usar o sistema de visão mecânica de padrão industrial In-Sight® da Cognex. Os sistemas de visão In-Sight são os modelos de mais alta performance da família líder da indústria de sistemas de visão In-Sight. A SciTech estava confiante na escolha do In-Sight 5100 para satisfazer as exigências de inspeção envolvidas.

O In-Sight incorpora um invólucro de alumínio fundido e conectores industriais lacrados M12 e alcança uma taxa de IP67 de proteção contra poeira e lavagem no chão de fábrica. Esses atributos ambientais provariam ser decisivos na resistência ao ambiente úmido com ácido cítrico do local da inspeção, resultado dos sucos produzidos e também dos produtos de limpeza usados na área. 
Isso também exigia que os suportes e encaixes fossem produzidos usando somente material de aço inoxidável.

É melhor duas câmeras que uma

O sistema como um todo consiste em um PC industrial com tela sensível ao toque incorporada em uma caixa de aço inoxidável. A caixa também abriga o hub de Ethernet, a fonte de alimentação digital da iluminação, um PLC e vários componentes de distribuição. Após as garrafas serem enchidas e tampadas, são conduzidas na linha transportadora, em que duas câmeras inspecionam as garrafas de forma sequencial.

A primeira câmera olha diretamente para um lado da garrafa e inspeciona a tampa da garrafa somente nele. Uma luz de fundo LED vermelha fornece à câmera uma imagem da silhueta da garrafa. A iluminação de fundo fornece contraste máximo entre o contorno do produto e seu fundo e é ideal para medições das bordas externas da peça. Isso resulta em imagens que funcionam extremamente bem com as ferramentas de medição e inspeção do sistema de visão.

Quando a garrafa entra no campo de visão da câmera, o sensor é disparado e uma imagem é registrada. As ferramentas de software de visão In-Sight da Cognex analisam a imagem buscando defeitos e determinam se a garrafa apresenta falhas ou não. No caso de uma falha ser detectada, um sinal de falha é enviado por meio de uma das saídas da câmera para o PLC. O PLC dispara um mecanismo de rejeição, que remove a garrafa da linha. Após passar pela primeira câmera, a garrafa será transportada um pouco adiante, antes que a segunda câmera registre outra imagem dela.

A segunda câmera, montada de forma similar à primeira, exceto por estar no lado oposto do transportador, concentra-se no outro lado da tampa da garrafa. Os mesmos critérios de inspeção se aplicam igualmente a essa câmera. Todas as peças defeituosas são retiradas da linha transportadora para uma caixa de rejeições. Um sinal luminoso vermelho também fica iluminado por cinco segundos quando uma garrafa defeituosa é detectada, notificando o operador.

Peças de boa qualidade simplesmente recebem permissão para continuar sem entraves para a linha de produção. Durante a inspeção, um padrão de linhas é projetado na tampa e no corpo da garrafa e o sistema de visão é usado para detectar qualquer deformidade na altura da tampa na garrafa, presença ou ausência da tampa, presença e qualidade da fita contra adulteração e enviesamento da tampa. Para concluir essas tarefas, o sistema de visão usa software de detecção de borda e histograma para medir a tampa, analisar seu ângulo e determinar sua presença.

Amigável ao operador

Por causa do número e variedade de garrafas envolvidas, o sistema deveria ser capaz de acomodar alterações fáceis de produto. O suporte mecânico foi projetado tendo em mente essa exigência específica. As câmeras, luzes de fundo e sensores foram montados em um suporte fixo que podia ser movimentado verticalmente por meio de uma roda giratória pelo operador a fim de acomodar as diferentes exigências de altura das garrafas envolvidas.

O procedimento de alteração requer que uma ferramenta de determinação de altura seja temporariamente conectada ao suporte. Usando uma roda giratória, o operador parafusa a ferramenta até uma posição em que a ferramenta descanse suavemente em cima da aba da garrafa. Assim que a ferramenta descansar em cima na aba da garrafa, a posição correta da câmera/luz/sensor daquele produto estará definida. Após a conclusão, o operador removerá de sua abertura a ferramenta que determina a altura.

A etapa final no procedimento de alteração é a seleção, pelo operador, de uma aplicação personalizada, usando comandos de toque sensível na tela do computador. Essa tela usa uma interface do tipo guias para segregar adequadamente os diferentes tipos de garrafa. Cada guia tem um nome descritivo, indicando as diferentes categorias de garrafa.

Ao selecionar a guia apropriada para a garrafa que está sendo processada, um botão correspondente será exibido e, quando pressionado, carregará o arquivo de visão associado ao novo produto em processo na linha. Após a bem-sucedida conclusão dessa etapa, a tela da interface principal do software conterá o nome descritivo do tipo de garrafa selecionado. Agora, o procedimento de alteração está concluído e a linha pronta para operar.

Quando a linha está em operação, uma aplicação personalizada no monitor VGA com tela sensível ao toque mostra a última imagem com falha capturada por cada câmera. As câmeras também retornam, por FTP, seus dados ao PC que são armazenados como arquivos de texto. Isso fornece aos engenheiros de qualidade da Original Juice Co. mais informações sobre seus processos.
 
O valor principal do sistema de visão é evitar que garrafas defeituosas lacradas sejam enviadas aos clientes. Mais importante, o sistema de visão garante que cada garrafa que sai da fábrica da Original Juice Co. esteja livre de imperfeições. Isso permitiu à Original Juice Co. aderir ao seu compromisso de produtos de alta qualidade.

Sobre a Golden Circle/Original Juice Co.

A fábrica principal da Golden Circle está localizada em Northgate, um subúrbio ao norte de Brisbane. A Golden Circle também é proprietária da fábrica da Original Juice Co., em Mill Park, nas imediações ao norte de Melbourne e de uma operação de embalagem de frutas frescas em Griffith, NSW. Os escritórios de vendas estão localizados em todos os estados da Austrália e da Nova Zelândia.

A Golden Circle é uma sociedade anônima, orgulhosamente pertencente a 700 fazendeiros australianos. Esses fazendeiros, além de outros, fornecem todos os anos mais de 180.000 toneladas de frutas e vegetais para processamento na fábrica. As colheitas de frutas, sendo a do abacaxi a maior, vêm do interior da Costa do Sol, Maryborough, Yeppoon e mais ao norte, assim como os legumes vêm, em grande parte, da região do Lockyer Valley, a sudoeste de Brisbane. Os produtos não cultivados em Queensland têm origem nos estados do sul.

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