La vision artificielle pour tous les goûts
Avec le soutien de MVTec Software GmbH, la société PackCheck a développé une solution modulaire pour garantir la qualité des emballages.
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L'automatisation et la numérisation progressent également dans l'industrie alimentaire, et la gestion de la qualité en direct en profite tout particulièrement. En effet, la surveillance continue de la production d'emballages grâce à la vision artificielle augmente l'efficacité et réduit considérablement le nombre de rappels de produits.
La garantie de la sûreté et de la précision des emballages est une priorité absolue dans l'industrie alimentaire. Outre la qualité de l'emballage, la grande diversité des différents emballages et étiquetages constitue également un défi. Ces défis peuvent être surmontés grâce à l'automatisation. « Dans les projets d'automatisation, nos clients veulent bénéficier, d'une part, d'avantages classiques tels qu'une utilisation optimale des capacités des employés, une productivité accrue et une réduction des rebuts. D'autre part, et c'est particulièrement important pour l'industrie alimentaire, les producteurs veulent s'assurer d'une qualité de bout en bout tout au long du processus d'emballage » explique Peter de Jong, directeur des ventes et copropriétaire de PackCheck BV. L'entreprise néerlandaise a été fondée en 2010 et propose des solutions de contrôle qualité visuel pour les industries agroalimentaires et la logistique.
En échangeant avec ses clients, PackCheck a constaté qu'ils cherchaient des moyens de garantir un emballage toujours correct sur toutes leurs lignes de conditionnement. Cela implique notamment la vérification des codes-barres et des codes de données en plus de la qualité de l'emballage. Pour répondre à ces besoins clients, PackCheck a développé une toute nouvelle plate-forme d'inspection modulaire. Celle-ci est basée sur la vision artificielle et offre une vue d'ensemble complète et transparente du processus d'emballage. À cette fin, des points d'inspection sont installés à des endroits pertinents le long de la ligne de conditionnement. Chaque point de contrôle peut intégrer jusqu'à quatre caméras, qui fournissent une inspection de haute qualité sur les lignes d'emballage et d'étiquetage. En plus de ce matériel, le logiciel ViTrack développé par PackCheck est utilisé pour contrôler le système. Ce logiciel inclut l'application de vision artificielle MVTec HALCON qui se charge du traitement des images. Pour clarifier les questions en suspens, et en qualité de partenaire de test, PackCheck a compté sur l'expertise de MVTec qui leur fournit ce logiciel de vision artificielle.
Une solution modulaire de vision artificielle qui permet un contrôle qualité de bout en bout
PackCheck a développé sa plateforme d'inspection pour les producteurs alimentaires qui disposent de plusieurs lignes de production. « Notre solution peut être utilisée à n'importe quel point d'une ligne de conditionnement, mais aussi dans un environnement de salle blanche. La polyvalence et la rapidité de la plateforme d'inspection permettent également d'inspecter de nombreux produits différents en peu de temps », explique de Jong.
Les tâches d'inspection effectuées par la plateforme de vision artificielle surpassent le nombre de tâches que des humains pourraient effectuer. Par exemple, dans les lignes de production qui ne sont pas entièrement automatisées, le contrôle qualité est effectué par les employés sur un nombre réduit d'échantillons. De plus, l'œil humain ne pourra jamais être à la hauteur de la vitesse, de l'objectivité constante et de l'endurance d'une solution automatisée.Par conséquent, les produits présentant des défauts de qualité finissent souvent dans le commerce, ce qui provoque des rappels de produits. Ces derniers sont causés par des défauts d'emballage ainsi que par des marquages d'allergènes incorrects ou manquants sur les emballages ou les étiquettes. L'objectif des entreprises est de minimiser autant que possible le nombre de rappels grâce au contrôle qualité en direct. Le tout en obtenant une meilleure compréhension de leurs propres processus et en les utilisant à des « fins médico-légales ». Cela permet de tirer des conclusions en cas de défauts fréquents et de prendre les mesures nécessaires. Cela améliore le processus de production et peut, par exemple, réduire les déchets.
Des services de conseil directement auprès du fabricant
La vision artificielle présente l'avantage de pouvoir être utilisée pour différentes applications. Les clients qui utilisent la plate-forme d'inspection ont besoin de la vision artificielle pour deux applications : le contrôle qualité des emballages et le contrôle des étiquettes et des marquages. La technologie est capable d'effectuer un contrôle de surface en quelques millisecondes, de reconnaître les codes et les caractères et de les lire. Cela signifie que toutes les informations sur un produit peuvent être consultées à tout moment. Cela comprend, par exemple, la qualité de l'emballage, la localisation, la date limite de consommation et la liste des allergènes. PackCheck a choisi MVTec HALCON comme logiciel de vision artificielle.
« Lors du développement de la plateforme modulaire et évolutive, il était important de trouver une solution logicielle entièrement intégrable. Nous voulions également être indépendants du matériel et utiliser un logiciel programmable afin de réagir de manière flexible aux différentes circonstances. Bien entendu, le fait que le logiciel devait être particulièrement puissant était un autre facteur. Avec toutes ces exigences, nous sommes rapidement tombés d'accord sur HALCON », explique de Jong. Le logiciel HALCON de MVTec, l'un des principaux fabricants internationaux de logiciels de traitement d'images industrielles basé à Munich, dispose d'une bibliothèque de plus de 2100 opérateurs. En plus du logiciel, PackCheck a également profité des services de conseil de MVTec. « Avec les experts de MVTec, nous avons pu surmonter les derniers défis structurels. Il s'agissait notamment de questions pratiques sur le traitement d'images dans des applications correspondantes », explique de Jong.
Les méthodes de vision artificielle combinées garantissent des taux de détection robustes
Le système d'inspection modulaire se compose de systèmes de caméras possédant jusqu'à quatre caméras chacun et d'un contrôleur de piste aux points pertinents de la ligne de production. La plateforme d'inspection est conçue de manière modulaire, ce qui signifie qu'un nombre infini de systèmes de caméras peuvent théoriquement être utilisés par un client. Le système est contrôlé par le logiciel ViTrack développé par PackCheck. Une interface robuste est nécessaire pour une interaction fluide entre le matériel et le logiciel. Ici, PackCheck utilise OPC UA qui est un protocole de communication machine à machine pour l'automatisation industrielle. Sa grande compatibilité simplifie la mise en réseau des appareils, des systèmes d'automatisation et des applications logicielles.
En pratique, la plateforme fonctionne comme suit : tout d'abord, le programme d'inspection du produit à inspecter est chargé ; du point de vue du client, il suffit de sélectionner le produit concerné sur le terminal. Les informations et paramètres pertinents pour le produit concerné sont stockés dans un fichier JSON (JavaScript Object Notation). Le contrôleur de suivi indique au contrôleur de vision quel fichier JSON doit être chargé.
Une fois que le système sait quel produit est inspecté, le processus d'inspection commence. Lorsque le produit se déplace dans le champ de vision de la caméra, un signal électrique est émis. Cela démarre l'acquisition d'images de la caméra et stocke celles-ci dans la mémoire locale. Le signal électrique est également envoyé au contrôleur de suivi. Celui-ci crée un ID et l'envoie au contrôleur de vision. L'inspection proprement dite de l'image acquise est ensuite effectuée dans le contrôleur de vision sur la base du programme d'inspection et grâce à la vision artificielle. Le résultat est ensuite renvoyé au contrôleur de suivi. Ici, on utilise entre autres l'interface OPC UA.
Cela garantit que les résultats d'inspection sont transmis de manière sécurisée au contrôleur de suivi. En comparant les résultats avec l'ID, on sait toujours clairement de quel produit il s'agit. Il incombe maintenant au contrôleur de suivi de procéder correctement à la manipulation du produit sur la base du résultat d'inspection fourni par la vision artificielle. Cela signifie que si le produit est défectueux, il est rejeté, et que s'il est OK, il est traité plus avant. Le traitement de la vision artificielle avec HALCON est exécuté sur le contrôleur de vision. À cet effet, les technologies de vision artificielle d'analyse de blob, de matching, de lecture de codes-barres et de codes de données ou d'OCR sont disponibles, selon les besoins. L'OCR (reconnaissance optique de caractères) permet de reconnaître et de classer les textes. Elle permet par exemple de lire la date limite de consommation et la liste des allergènes sur l'étiquette. La lecture des codes-barres et des codes de données permet de savoir si le produit en question porte la bonne étiquette. L'analyse des blobs et les méthodes de mise en correspondance permettent d'inspecter de manière fiable la surface de l'emballage. Cela se fait en comparant le produit au modèle étalon. La plateforme d'inspection modulaire est capable d'effectuer ces processus d'inspection complexes à une vitesse de 100 emballages par minute.
Un contrôle qualité sans faille est également une exigence des consommateurs
La plateforme est déjà utilisée par les entreprises du secteur alimentaire depuis début 2023. Chacune de ces entreprises a automatisé l'inspection de plusieurs lignes de production, chacune avec des produits différents, à l'aide de cette plateforme d'inspection. PackCheck est très satisfait des résultats et des retours des clients. « Nos clients atteignent leurs objectifs économiques grâce à la plateforme. Ils obtiennent notamment une efficacité accrue, une meilleure utilisation des employés et moins de déchets. Le contrôle qualité en ligne vérifie systématiquement chaque produit, ce qui entraîne une réduction drastique du nombre de rappels de produits. Il s'agit d'une réponse des producteurs alimentaires aux demandes des consommateurs critiques », explique de Jong. Selon de Jong, les solutions basées sur la vision artificielle présentent un avantage majeur, car elles fournissent des informations intéressantes sur la production propre de l'entreprise. Grâce à la vision artificielle, de nombreux autres processus peuvent être automatisés pour profiter aux clients.
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