1. Introducción

La aplicación del espectro luminoso y sus diversas longitudes de onda se ha convertido en un factor importante en el avance de la industria de la visión artificial.. Utilizando diferentes longitudes de onda de luz., Los sistemas de visión artificial pueden realizar una variedad de tareas de inspección con precisión y eficiencia excepcionales..

El espectro de luz consta de una gama de longitudes de onda., cada uno con su propio conjunto de propiedades para una amplia gama de tareas de inspección por visión artificial

Por ejemplo, ultravioleta (ultravioleta) luz, que tiene longitudes de onda más cortas que la luz visible, Se puede utilizar para inspeccionar materiales en busca de grietas y otros tipos de daños.. La luz ultravioleta es absorbida por la mayoría de los materiales y sólo penetra distancias cortas., haciendo de esta una herramienta ideal para la inspección de superficies.

Al otro lado de la luz visible está la infrarroja. (Y) espectro, que comienza justo más allá de lo que vemos como luz visible roja y se extiende hasta lo que sentimos como energía térmica., también conocido como onda larga luz infrarroja o (LWIR).

Con una longitud de onda ligeramente más larga que la luz visible pero mucho más corta que la energía térmica, infrarrojo cercano (NIR) La luz se usa ampliamente en aplicaciones de visión artificial debido a su capacidad para penetrar muchos materiales y revelar rasgos y características ocultas de los objetos.. Por ejemplo, Las luces NIR se utilizan habitualmente en la agricultura para investigar el estrés y las enfermedades de los cultivos., y en la fabricación de alimentos y bebidas para detectar contaminación y otros problemas de calidad..

Para materiales como plásticos, cerámica, y semiconductores que son invisibles o difíciles de observar en el espectro visible, infrarrojos de onda corta (SWIR) La luz puede proporcionar mejores capacidades de inspección que el infrarrojo cercano. (NIR) luz, debido a sus longitudes de onda más largas. Su capacidad para penetrar materiales con características espectrales que exhiben reflectividad en el rango visible y NIR., pero transparencia en el rango SWIR, ha abierto nuevas posibilidades para inspecciones de calidad que antes eran imposibles con soluciones de imágenes tradicionales.

2. Adopción de la tecnología de imágenes SWIR en la industria de alimentos y bebidas

La industria de alimentos y bebidas cuenta con estrictos estándares de control de calidad para garantizar que los consumidores reciban productos seguros., productos de alta calidad. Con su rango ampliado de longitudes de onda de inspección, La tecnología SWIR ofrece más rapidez, más preciso, y resultados confiables, permitiendo inspecciones más avanzadas que resultan en menos contaminación, capacidades de clasificación mejoradas, y productos de mayor calidad. En los últimos años, La tecnología SWIR ha ganado popularidad en la industria de alimentos y bebidas gracias a los avances que han mejorado la calidad de la imagen y la asequibilidad.. Esta sección analiza diversas aplicaciones de la tecnología de imágenes SWIR en la industria de alimentos y bebidas..

3. Inspección granular

Los cereales como el arroz y el trigo suelen contener distintos grados de impurezas., incluyendo materiales extraños y granos triturados o descoloridos. Estas impurezas pueden degradar la calidad del producto final y provocar pérdidas importantes.. Las imágenes SWIR se utilizan para clasificar y separar objetos como granos., nueces, maíz, y otros productos según el tamaño, forma, y otros factores para identificar con precisión la contaminación, decoloración, y otros defectos para una clasificación eficiente y eficaz. El uso de cámaras equipadas con tecnología SWIR ofrece varios beneficios para aplicaciones de inspección granular.

Aquí hay algunos ejemplos:

Alta precisión
Cámaras como las de JAI SW-4010Q modelo, capaz de proporcionar imágenes RGB y SWIR simultáneas, admite la captura de imágenes de alta resolución de materiales granulares en una sola pasada con correlación a nivel de píxeles y sin problemas de paralaje. Esto permite inspecciones precisas., permitiendo identificar incluso los defectos o contaminantes más pequeños, mejorar la calidad general del producto final. Por ejemplo, impurezas como piedras, Se pueden identificar metales y fragmentos de vidrio al inspeccionar granos y nueces..

Detección de impurezas en la inspección de frijoles rojos mediante imágenes SWIR más RGB

Inspección en tiempo real
La incorporación de la tecnología SWIR en las cámaras permite inspeccionar materiales granulares en tiempo real y a altas velocidades, permitiendo una acción correctiva inmediata, Reducir la cantidad de tiempo y recursos necesarios para la inspección y el retrabajo.. Esto mejora la seguridad alimentaria al reducir el peligro de contaminación y también acelera y agiliza el proceso de producción..

Penetración más profunda
En comparación con las cámaras que utilizan luz visible o luz infrarroja cercana, Las cámaras SWIR son más adecuadas para analizar materiales densos y opacos que requieren una penetración más profunda para capturar imágenes detalladas.. cámaras SWIR, Por ejemplo, Puede penetrar las capas externas de los granos y detectar humedad u otras propiedades en el interior., que se puede utilizar para evaluar la calidad del grano y el valor nutricional. Similarmente, Pueden penetrar las capas exteriores de los polvos para detectar objetos extraños o contaminantes dentro del polvo., Garantizar la calidad y seguridad del polvo..

A continuación se muestran algunos ejemplos de cómo se aplican las imágenes SWIR en la inspección granular.:

Clasificación de materiales
Las cámaras con tecnología SWIR integrada se pueden utilizar para clasificar materiales granulares como nueces, granos, y maíz en función de sus propiedades únicas y características espectrales. Cuando estos materiales se iluminan con luz SWIR, sus propiedades hacen que se absorban, transmitir o reflejar diferentes longitudes de onda de luz. Las cámaras SWIR pueden distinguir diferencias sutiles entre varios tipos de frutos secos como las almendras, anacardos, o maní, así como cereales como el trigo, cebada, y avena para que puedan clasificarse en función de sus distintas firmas espectrales. En este caso, El uso de una cámara multisensor que permite la captura simultánea de imágenes visibles y SWIR permite una separación aún más rápida y precisa de diferentes tipos de granos., aumentando la eficiencia del proceso productivo y reduciendo el riesgo de contaminación. 

Detección de contaminantes
Cuando se cosechan o transportan los alimentos, impurezas como objetos extraños, El polvo y las cáscaras de nueces pueden mezclarse con los alimentos.. Un método para detectar esto es utilizar cámaras SWIR para capturar imágenes que mostrarán variaciones en sus patrones de reflectancia.. Por ejemplo, la harina puede contaminarse con cáscaras de nueces, que son una amenaza para las personas alérgicas a los frutos secos. Los datos SWIR se pueden utilizar para detectar estos contaminantes y eliminarlos de la línea de procesamiento., reducir el riesgo de daño al consumidor.

Uso de SWIR para revelar objetos extraños al inspeccionar nueces

Análisis de humedad
Usando imágenes SWIR, es posible determinar cuánta agua está presente en los materiales granulares, lo que afecta la vida útil, calidad, y seguridad de los productos alimenticios. Por ejemplo, cámaras SWIR, Combinado con las técnicas de iluminación correctas, se puede utilizar para determinar la cantidad de luz absorbida por el trigo en diferentes longitudes de onda, que luego se puede utilizar para generar un mapa de humedad.. Esto demuestra cuánta agua está presente en diferentes partes de la muestra.. Cuanta más agua hay en el trigo., Cuanta más luz absorbe en ciertas longitudes de onda.. Una cantidad excesiva de humedad en los materiales granulares puede aumentar la probabilidad de deterioro y acortar su vida útil.. En contraste, Una humedad insuficiente hará que los materiales se vuelvan quebradizos y pierdan su valor nutricional., haciéndolo menos valioso para su uso en la producción de alimentos.

4. Inspección de embalaje

La inspección de envases es un proceso integral que implica un examen exhaustivo para garantizar que cumplen con los requisitos de calidad y seguridad y mantienen la confianza del consumidor en el producto.. El uso de cámaras integradas con tecnología SWIR ofrece varios beneficios para aplicaciones de inspección de embalajes.

Aquí hay algunos ejemplos:

Penetración más profunda
Porque la luz SWIR puede atravesar muchos tipos de plástico., así como la capa de impresión en la superficie del plástico, Las cámaras SWIR pueden proporcionar imágenes claras y detalladas del contenido dentro. Por ejemplo, Pueden detectar niveles de llenado de contenedores de plástico opacos para garantizar que se empaqueta la cantidad correcta de producto..

Identificación de materiales
En la región SWIR, diferentes materiales, como el plastico, papel, y metales, tendrá diferentes patrones de reflectancia, permitiendo identificarlos. Por ejemplo, si una empresa de alimentos utiliza envases de papel para sus productos, deben asegurarse de que el papel sea de una calidad constante y no esté contaminado con sustancias nocivas que puedan filtrarse en el producto..

Detección mejorada de defectos y contaminación.
Los productos alimenticios y bebidas suelen estar envasados ​​en materiales como el plástico., vidrio o metal, que pueden estar sujetos a contaminación por aceites, grasa, u otros líquidos durante el proceso de producción. Debido a su diferente transmitancia espectral en la banda de ondas SWIR, estos contaminantes se pueden distinguir, Permitir a los fabricantes identificar y eliminar los productos afectados de forma más rápida y precisa., garantizar la seguridad del producto. Por ejemplo, Pueden detectar defectos en los materiales de embalaje, como bolsas de aire o sellos débiles., que puede provocar deterioro o contaminación del producto.. Además, Las cámaras SWIR pueden detectar la contaminación por aceite de envases como latas y permitir que los sistemas los eliminen de la línea de procesamiento..

A continuación se muestran algunos ejemplos de cómo se utilizan las imágenes SWIR para la inspección de envases.:

Detección de humedad
La humedad puede afectar los materiales de embalaje., haciendo que se arruguen, descolorar, o incluso volverse inutilizable. Las cámaras SWIR suelen ser la cámara preferida porque las moléculas de agua absorben la luz en este espectro., permitiendo detectar la presencia de agua incluso a través de materiales de embalaje opacos o multicapa con estructuras complejas como películas laminadas y bolsas..

Inspección del producto a través del embalaje.
Las cámaras SWIR pueden inspeccionar el producto dentro de materiales de embalaje como plásticos. ellos pueden, Por ejemplo, determinar el nivel de llenado de productos líquidos como jugos para fines de control de calidad.

Protección contra falsificaciones
Si bien no está estrictamente relacionado con la comida, La misma tecnología utilizada para verificar las etiquetas de los productos alimenticios también se puede aplicar a la moneda utilizada para comprarlos.. Las cámaras SWIR pueden detectar billetes falsos analizando características únicas, incluidas las propiedades de la tinta., Textura del papel y técnicas de impresión.. Usando algoritmos sofisticados, Las imágenes capturadas se analizan para detectar la presencia o ausencia de radiación infrarroja emitida por los materiales utilizados en los billetes auténticos., haciéndolos fáciles de identificar.

5. Combinación de imágenes simultáneas y separadas de RGB más luz SWIR

Aunque las cámaras SWIR pueden mejorar la eficiencia de la inspección, Las cámaras de luz visible siguen siendo necesarias para muchas aplicaciones de visión artificial relacionadas con los alimentos.. Estas cámaras pueden analizar matices de color, inspeccionar el tamaño, y forma, y verificar el color de etiquetas o materiales impresos en el espectro visible. Para detectar una gama más amplia de defectos., Los requisitos de inspección de calidad en la fabricación de alimentos y bebidas a menudo requieren el uso de técnicas de imágenes visibles y no visibles en la misma línea de producción..

Existen varias ventajas importantes al utilizar una sola cámara que ofrece tecnología multisensor:

Mejor control de calidad
El uso simultáneo de imágenes RGB y SWIR proporciona un análisis más completo de los productos alimenticios con una mayor precisión de inspección.. Las imágenes RGB capturan la luz visible y producen una imagen en color del objeto que puede usarse para detectar defectos en la superficie y analizar variaciones de color.. Imágenes SWIR, sin embargo, Capta luz infrarroja de onda corta y proporciona información sobre las propiedades ópticas del objeto más allá del espectro visible., permitiéndole penetrar ciertos materiales y detectar características del subsuelo. En el siguiente ejemplo, La luz visible se utiliza para verificar la precisión de la impresión en color y el texto de la etiqueta en el embalaje., mientras que la luz SWIR se utiliza para penetrar a través del embalaje y detectar nueces en el interior que parecen oscuras.. Estos datos combinados permiten una inspección más precisa y confiable para cumplir con los estándares de calidad y seguridad del producto..

Inspección simultánea tanto de la impresión en color como del contenido de un paquete con tecnología RGB+SWIR.

Reducción de la complejidad y los costos de configuración
Combinando dos técnicas de imagen en un solo dispositivo, la necesidad de cámaras separadas, lentes, cableado, y se elimina el equipo de montaje. Esto reduce el costo general y la complejidad del sistema de inspección y al mismo tiempo facilita la integración de la cámara en una línea de producción existente..

Mejora de la eficiencia y el rendimiento
Las capacidades de imágenes RGB y SWIR simultáneas y separadas del modelo SW-4010Q de la serie Sweep+ de JAI brindan beneficios de rendimiento aún mayores., permitiendo la detección precisa de contaminantes y defectos en productos alimenticios. Imágenes RGB, Por ejemplo, Puede proporcionar información detallada sobre la apariencia y el color de los productos, como la decoloración., Mientras que las imágenes SWIR pueden penetrar a través del embalaje para detectar características del subsuelo como la humedad., hematomas y defectos internos.

6. Conclusión

Las imágenes SWIR son una tecnología valiosa para la industria de alimentos y bebidas. Con su capacidad para detectar defectos y contaminantes invisibles., La tecnología SWIR puede ayudar a las empresas a mantener altos estándares de calidad de los productos y garantizar que sean seguros para el consumo..

Reconociendo a JAI como la fuente de este artículo