Metalowa puszka doskonale chroni produkt przed światłem, tlenem i uszkodzeniami mechanicznymi. Jednocześnie stanowi jednak wyzwanie dla systemów odpowiedzialnych za kontrolę jakości.
Klasyczny detektor metalu ma w takim przypadku oczywiste ograniczenie. Samo opakowanie wykonane jest przecież z metalu, dlatego sygnał pochodzący z puszki może utrudniać wykrywanie niewielkich metalowych zanieczyszczeń.
Rozwiązaniem może być technologia rentgenowska. X-ray inspection produktów w puszkach pozwala analizować zawartość zamkniętego opakowania i wykrywać różnice gęstości wewnątrz produktu.
Nie oznacza to jednak, że każdą puszkę można kontrolować dokładnie w taki sam sposób.
Metal pochłania część promieniowania, natomiast dno, wieczko, przetłoczenia oraz pierścienie otwierające mogą tworzyć szczególnie trudne obszary obrazu. Dlatego kluczowe znaczenie ma geometria systemu.
Dlaczego klasyczny detektor metalu ma problem z puszkami?
Detektory metali doskonale sprawdzają się w wielu zastosowaniach produkcyjnych. Jednak kontrolowanie gotowego produktu zamkniętego w stalowej albo aluminiowej puszce wymaga innego podejścia.
Powód jest prosty.
Detektor ma wykrywać metal znajdujący się w produkcie, podczas gdy całe opakowanie samo jest wykonane z metalu.
W przypadku opakowań metalowych znacznie lepiej sprawdza się więc technologia oparta na analizie promieniowania rentgenowskiego. Producenci systemów kontrolnych wskazują puszki jako jedno z zastosowań, w których X-ray pozwala kontrolować gotowy produkt mimo metalowego opakowania.
System nie poszukuje pola elektromagnetycznego generowanego przez określony rodzaj metalu. Zamiast tego tworzy obraz wynikający z pochłaniania promieniowania przez różne materiały.
Jeżeli wewnątrz produktu znajduje się element o odpowiednio większej gęstości, może pojawić się na obrazie jako obszar różniący się od otoczenia.
Dlatego dzięki X-ray inspection produktów w puszkach możliwe staje się wykrywanie nie tylko fragmentów metalu, lecz również niektórych kawałków szkła, kamienia, ceramiki czy zwapnionej kości.
Najważniejszą zaletą X-ray w przypadku puszek jest możliwość kontroli produktu już po jego zamknięciu w metalowym opakowaniu.
Jak X-ray widzi produkt przez metalową puszkę?
Zasada działania urządzenia jest stosunkowo prosta.
Generator wytwarza promieniowanie rentgenowskie, które przechodzi przez kontrolowany produkt. Następnie energia dociera do detektora znajdującego się po przeciwnej stronie.
Poszczególne materiały pochłaniają promieniowanie w różnym stopniu.
Na tej podstawie system tworzy obraz w skali szarości. Oprogramowanie analizuje go i wyszukuje obszary odbiegające od prawidłowej struktury produktu.
Metalowa ścianka puszki pochłania część promieniowania, lecz nie oznacza to, że uniemożliwia wykonanie kontroli.
Problem polega raczej na tym, że opakowanie również staje się częścią obrazu.
System musi więc odróżnić naturalne elementy puszki od potencjalnego zanieczyszczenia znajdującego się wewnątrz.
Nowoczesne rozwiązania wykorzystują odpowiednie algorytmy oraz geometrie obrazowania, które pomagają ograniczać wpływ opakowania.
Jednak skuteczność zawsze zależy od konkretnego produktu oraz rodzaju puszki.
X-ray inspection produktów w puszkach – największe wyzwanie znajduje się przy krawędziach
Najtrudniejszym obszarem kontroli nie zawsze jest środek opakowania. Znacznie większe wyzwanie mogą stanowić dno, wieczko oraz boczne ścianki puszki.
W tych miejscach promieniowanie może przechodzić przez większą ilość materiału. Dodatkowo na obraz wpływają zagięcia, przetłoczenia i połączenia konstrukcyjne, które zwiększają pochłanianie promieniowania.
Szczególnej uwagi wymagają drobne zanieczyszczenia znajdujące się na dnie lub blisko bocznych ścianek puszki. Ich wykrycie mogą dodatkowo utrudniać żebrowania oraz pierścień otwierający typu ring-pull.
Ma to znaczenie przy projektowaniu punktu kontroli. Fragment metalu w centralnej części produktu może być widoczny lepiej niż identyczny element leżący bezpośrednio przy zagięciu dna.
Dlatego deklaracja, że system „wykrywa metal w puszce”, nie mówi jeszcze wszystkiego. Trzeba sprawdzić również, w którym miejscu znajduje się zanieczyszczenie i jak jest ustawione względem wiązki X-ray.
Dlaczego przy puszkach stosuje się kontrolę z boku?
Klasyczna konfiguracja X-ray często wykorzystuje generator oraz detektor rozmieszczone nad i pod transporterem.
W przypadku wysokich opakowań rozwiązanie to nie zawsze zapewnia optymalny obraz wszystkich obszarów.
Dlatego stosuje się systemy typu side view lub side shoot, w których promieniowanie przechodzi przez produkt z boku.
Pozwala to obserwować puszkę w innej płaszczyźnie i skuteczniej analizować wysokie opakowania.
Przykładowo rozwiązania typu SideShoot są projektowane właśnie do kontroli wysokich produktów, w tym lekkich puszek i słoików.
Jednak nawet pojedynczy obraz boczny może nie rozwiązać każdego problemu.
W bardziej wymagających aplikacjach wykorzystuje się odpowiednio ustawione wiązki lub rozwiązania umożliwiające obserwację produktu pod korzystniejszym kątem.
Chodzi przede wszystkim o ograniczenie obszarów, w których konstrukcja puszki może maskować niewielkie zanieczyszczenie.
Nie zawsze potrzebujemy mocniejszego X-ray. Czasami potrzebujemy przede wszystkim lepszej geometrii obrazu.
Jakie zanieczyszczenia można znaleźć w puszce?
Systemy rentgenowskie najlepiej radzą sobie z materiałami charakteryzującymi się odpowiednio dużą różnicą gęstości względem produktu.
Do najbardziej typowych należą fragmenty metalu.
Źródłem zanieczyszczenia mogą być zużyte elementy maszyn, części noży, śruby, nakrętki albo fragmenty wyposażenia linii produkcyjnej.
X-ray może również wykrywać niektóre fragmenty szkła, kamienia, ceramiki oraz innych materiałów o odpowiedniej gęstości. Zakres detekcji zależy jednak od produktu i konkretnej konfiguracji urządzenia.
Nie oznacza to natomiast, że technologia rentgenowska wykrywa każde ciało obce.
Materiały o małej gęstości mogą być bardzo trudne lub niemożliwe do zauważenia.
Dotyczy to między innymi części cienkich tworzyw sztucznych, papieru, włosów, drewna czy niektórych lekkich zanieczyszczeń.
Dlatego błędem byłoby przedstawianie X-ray jako technologii wykrywającej wszystko.
Skuteczność zależy od różnicy gęstości, wielkości zanieczyszczenia, grubości produktu i konstrukcji opakowania.
Czy rodzaj produktu wewnątrz puszki ma znaczenie?
Zdecydowanie tak.
Puszka z kukurydzą zachowuje się podczas kontroli inaczej niż puszka z gęstym mięsem, pasztetem, rybą, mlekiem w proszku czy produktem znajdującym się w zalewie.
Im bardziej jednorodny jest produkt, tym łatwiejsze może być stworzenie stabilnego wzorca obrazu.
Z kolei produkty posiadające naturalnie nieregularną strukturę tworzą bardziej złożony obraz.
Przykładem może być puszka zawierająca kilka dużych kawałków mięsa albo ryby zanurzonych w sosie.
System musi wtedy rozróżniać naturalne różnice produktu od rzeczywistego zanieczyszczenia.
Z tego powodu konfiguracji urządzenia nie należy kopiować bezpośrednio z innego produktu.
Nawet dwie puszki o podobnych wymiarach mogą wymagać innych parametrów, jeżeli ich zawartość znacząco się różni.
Kontrola pełnej puszki czy produktu przed napełnieniem?
To jedno z ważniejszych pytań podczas projektowania systemu kontroli.
Kontrolowanie produktu przed zapakowaniem pozwala często osiągnąć bardzo dobrą czułość, ponieważ nie występuje wpływ metalowej puszki.
Jednak takie rozwiązanie posiada również poważne ograniczenie.
Po przeprowadzeniu kontroli produkt przechodzi jeszcze przez kolejne etapy procesu. Może więc zostać zanieczyszczony podczas napełniania, zamykania albo transportu.
Kontrola gotowej, zamkniętej puszki odbywa się znacznie później.
Dzięki temu obejmuje również potencjalne zagrożenia powstałe podczas procesów związanych z pakowaniem.
Właśnie dlatego X-ray inspection produktów w puszkach może stanowić bardzo wartościowy końcowy punkt kontroli przed pakowaniem zbiorczym i wysyłką.
Jednocześnie nie oznacza to rezygnacji z wcześniejszych zabezpieczeń.
Najlepszy system bezpieczeństwa może wykorzystywać kilka punktów kontroli dobranych na podstawie analizy ryzyka.
Czy X-ray może sprawdzić również poziom napełnienia puszki?
Kontrola rentgenowska daje możliwości wykraczające poza samo wykrywanie ciał obcych.
Ponieważ urządzenie analizuje obraz produktu, można w niektórych aplikacjach wykorzystać go również do kontroli poziomu napełnienia.
System może wykryć niedopełnione lub przepełnione opakowanie, jeżeli różnica jest odpowiednio widoczna na obrazie.
Możliwe jest także wykrywanie niektórych brakujących elementów oraz kontrolowanie określonych cech integralności produktu. Systemy rentgenowskie są wykorzystywane również do takich zastosowań jakościowych.
Dzięki temu jedna kontrola może realizować kilka funkcji.
System sprawdza obecność potencjalnego ciała obcego, a jednocześnie może analizować poprawność napełnienia.
Z punktu widzenia producenta zwiększa to ekonomiczną wartość inwestycji.
X-ray przestaje być wyłącznie zabezpieczeniem przed rzadkimi zdarzeniami związanymi z ciałami obcymi.
Staje się elementem bieżącej kontroli jakości produkcji.
Prędkość linii również ma znaczenie
System X-ray musi działać w rzeczywistych warunkach produkcji.
Nie wystarczy uzyskać doskonały obraz pojedynczej puszki podczas testu laboratoryjnego.
Urządzenie musi kontrolować setki albo tysiące produktów przemieszczających się przez linię w określonym czasie.
Im większa prędkość, tym ważniejsza staje się odpowiednia synchronizacja transportu, akwizycji obrazu oraz systemu odrzutu.
Puszki powinny być prowadzone stabilnie.
Niepożądane przemieszczanie, przechylanie albo zbyt małe odstępy między opakowaniami mogą utrudniać prawidłową identyfikację produktu przeznaczonego do odrzucenia.
Ponadto system musi wiedzieć, która dokładnie puszka została zakwestionowana.
To szczególnie ważne przy liniach o wysokiej wydajności.
Nie wystarczy bowiem wykryć problem. Trzeba jeszcze bezpiecznie i jednoznacznie usunąć właściwy produkt z procesu.
Automatyczny odrzut puszki musi być odpowiednio zaprojektowany
Puszka różni się od lekkiego opakowania foliowego.
Ma określoną masę, może poruszać się z dużą prędkością i jest podatna na wgniecenia.
Dlatego mechanizm odrzutu musi być odpowiednio dopasowany do rodzaju opakowania i wydajności linii.
System powinien skutecznie usunąć produkt zakwestionowany przez X-ray, ale jednocześnie nie powodować niekontrolowanych kolizji z sąsiednimi puszkami.
Ważny jest również sposób przechowywania produktów odrzuconych.
Powinny trafiać do kontrolowanego miejsca, aby nie mogły przypadkowo powrócić do strumienia produktów prawidłowych.
W praktyce dobrze zaprojektowany punkt kontroli obejmuje więc nie tylko generator i detektor.
To również transport produktu, czujniki, enkoder, mechanizm odrzutu, potwierdzenie działania odrzutu oraz procedura obsługi produktu zakwestionowanego.
Test na prawdziwej puszce jest ważniejszy niż tabela parametrów
Przy wyborze systemu bardzo łatwo skupić się na deklarowanej czułości urządzenia.
Producent może podawać określone wielkości wykrywanych próbek metalowych. Jednak wynik uzyskany w idealnych warunkach nie zawsze odpowiada konkretnej aplikacji.
Dlatego kontrola X-ray puszek powinna zostać zweryfikowana na rzeczywistym produkcie.
Test powinien uwzględniać różne rodzaje potencjalnych zanieczyszczeń, ich wielkości oraz położenie.
Szczególnie ważne jest umieszczanie próbek w miejscach trudnych.
Należy więc sprawdzić środek puszki, okolice bocznych ścianek, górną część produktu oraz przede wszystkim obszary znajdujące się przy dnie.
Tylko wówczas można określić rzeczywistą czułość systemu.
Thermo Fisher również podkreśla, że ostateczne określenie możliwości detekcji dla konkretnego materiału i wielkości wymaga wykonania testu aplikacyjnego.
Najlepszy test X-ray nie odpowiada na pytanie „co urządzenie potrafi wykryć?”, lecz „co potrafi wykryć w naszym produkcie, w naszej puszce i przy naszej wydajności?”.
Czy metalowa puszka eliminuje sens stosowania X-ray?
Wręcz przeciwnie.
To właśnie metalowe opakowanie może być jednym z powodów, dla których warto rozważyć technologię rentgenowską.
Tradycyjna detekcja metalu po zapakowaniu produktu staje się trudna albo niepraktyczna, natomiast X-ray umożliwia kontrolę zawartości zamkniętego opakowania.
Trzeba jednak pamiętać, że metalowa puszka nie jest dla promieniowania całkowicie neutralna.
Jej konstrukcja wpływa na obraz i może zmniejszać czułość w wybranych miejscach.
Dlatego prawidłowe pytanie nie powinno brzmieć: „Czy X-ray działa przez metal?”.
Powinno raczej brzmieć: „Jak skonfigurować system, aby skutecznie kontrolował konkretną puszkę i konkretny produkt?”
To zasadnicza różnica.
Informacje w skrócie – X-ray inspection produktów w puszkach
Czy X-ray może kontrolować żywność w metalowych puszkach?
Tak. System rentgenowski może kontrolować produkty znajdujące się w stalowych i aluminiowych opakowaniach, jednak wymaga właściwego doboru geometrii i parametrów.
Czy metalowa puszka blokuje promieniowanie X-ray?
Nie całkowicie. Metal pochłania część promieniowania i wpływa na obraz, lecz odpowiednio zaprojektowany system może analizować zawartość puszki.
Jakie miejsca w puszce są najtrudniejsze do kontroli?
Największym wyzwaniem mogą być okolice dna, wieczka, bocznych ścianek, przetłoczeń oraz pierścieni otwierających.
Czy X-ray wykryje metal wewnątrz metalowej puszki?
Tak, jest to możliwe. Skuteczność zależy jednak od wielkości fragmentu, jego pozycji, produktu, konstrukcji puszki i konfiguracji urządzenia.
Co poza metalem można wykryć?
W zależności od aplikacji możliwe jest wykrywanie szkła, kamienia, ceramiki, zwapnionej kości i innych materiałów o odpowiedniej gęstości.
Czy X-ray wykryje plastik, papier lub drewno?
Nie zawsze. Materiały o niewielkiej gęstości mogą być niewidoczne albo bardzo trudne do wykrycia.
Dlaczego stosuje się systemy Side View?
Obrazowanie boczne pozwala kontrolować wysokie opakowania pod korzystniejszym kątem i może poprawić widoczność niektórych obszarów puszki.
Czy X-ray może sprawdzać poziom napełnienia puszki?
Tak, w wielu aplikacjach analiza obrazu może służyć jednocześnie do kontroli zanieczyszczeń i określonych parametrów jakościowych, takich jak poziom napełnienia.
Czy przed zakupem systemu trzeba wykonać test?
Tak. Test na rzeczywistym produkcie jest kluczowy do określenia osiągalnej czułości oraz optymalnej konfiguracji urządzenia.
Podsumowanie
Kontrola produktu zamkniętego w metalowej puszce należy do bardziej wymagających aplikacji przemysłowych.
Nie oznacza to jednak, że metalowe opakowanie uniemożliwia skuteczne zastosowanie technologii rentgenowskiej.
Wręcz przeciwnie. X-ray może być jednym z najlepszych rozwiązań do końcowej kontroli produktów w puszkach, szczególnie gdy klasyczny detektor metalu nie może skutecznie pracować z gotowym opakowaniem.
Kluczowe znaczenie ma jednak prawidłowy dobór rozwiązania.
Trzeba uwzględnić materiał i konstrukcję puszki, wysokość opakowania, charakter produktu, rodzaj poszukiwanych zanieczyszczeń oraz prędkość linii.
Szczególnej uwagi wymagają dno, wieczko i boczne ścianki opakowania.
Dlatego nie należy oceniać systemu wyłącznie na podstawie deklaracji katalogowych.
Ostatecznym sprawdzianem powinien być test wykonany na rzeczywistych puszkach, z rzeczywistym produktem oraz przy parametrach odpowiadających warunkom produkcyjnym.
Dopiero wtedy można odpowiedzieć, jakiej czułości należy oczekiwać i czy system zapewni poziom kontroli wymagany w danym zakładzie.
