Visão artificial na indústria alimentar
A necessidade de se conseguir entregar ao cliente produtos de confiança é um dos grandes requisitos da Indústria Alimentar. Só a utilização de elevados níveis de automatização permite atingir este objetivo. A visão artificial posiciona-se como uma das ferramentas de excelência no mundo de automação, para garantir a produção perfeita e maior velocidade.
FOTO: Control Engineering Europe
Por: Paulo Silva
Com o aumento do grau de exigência de qualidade, de segurança e de velocidade de produção, a utilização da visão artificial revela-se muitas vezes como sendo o único meio de se atingir os requisitos atuais da Indústria Alimentar.
Esta já se aplica em todas as fases de produção industrial, desde a receção de produtos e embalagens até ao controle do produto final, passando por praticamente todos os passos dos processos de produção. Todos os trabalhos que exijam inspeção de forma, tamanho, cor, textura, presença de objetos estranhos, podem ser efetuados com a ajuda de visão artificial. É vulgar utilizar a ferramenta para realizar trabalhos repetitivos, enfadonhos ou perigosos com elevada precisão e regularidade.
A descrição de aplicações de visão artificial na Indústria Alimentar é um tema demasiado vasto para ser descrito num artigo, mas serão de seguida apresentados alguns casos em que se pode utilizar a respetiva.
Verificação e validação do número de lote e prazo de validade
Verificação também da presença e posição da etiqueta. É uma aplicação quase transversal a toda a indústria alimentar de produto final e será com certeza a mais usada. Existem as soluções mais simples que verificam somente se existe “algo” na zona de impressão, até às soluções mais sofisticadas que reconhecem os caracteres impressos e os comparam com os caracteres previstos.
Classificação de fruta
É sempre baseado num sistema mecânico para apresentação de cada peça de fruta à câmara, que dará ordem para que a peça de fruta seja enviada para o recipiente ou tapete correto. As funções a desempenhar pela câmara podem ser desde: medir o diâmetro para uma separação por tamanho, até sistemas altamente sofisticados, que podem ser multicâmaras, com raios X, análise de espectro para análise de múltiplos parâmetros, tais como avaliação do grau de maturação, do conteúdo de açúcar e/ou água, da presença e quantificação de pisado, podre ou imperfeições na casca, entre outros.
Inspeção de rótulos em garrafas, frascos ou latas
Verifica a presença, posição e conteúdo gráfico do rótulo, contrarrótulo, número de lote, prazo de validade, nível de líquido, presença de cápsula, presença do vedante (rolha) e outros fatores, tais como a presença do selo de Vinho do Porto. No caso das garrafas e frascos, por vezes, é impossível garantir uma posição constante da garrafa, o que implica que a inspeção tenha que ser feita com a garrafa rodada em qualquer ângulo entre os 0º e os 360º. Nas latas, é vulgar verificar-se a presença da argola de abertura e o fecho da lata em todo o seu perímetro. Também é possível detetar-se a presença de fugas através da análise da concavidade da tampa.
Classificação de rolhas
É uma aplicação muito específica que é colocada neste artigo por ser quase um exclusivo português e que tem funções operativas (e não de controlo de qualidade). Apesar da rolha não ser um produto alimentar, está sujeito às mesmas regras por estar em contacto com produtos alimentares. As rolhas são colocadas na máquina de classificar rolhas após terem sido brocadas e serão separadas de acordo com as características de cada rolha, nomeadamente, o número, posição e tamanho dos poros, presença de fendas, presença de barro, presença de casca, dimensões, entre ouros.
É um sistema de visão muito sofisticado, dos mais complexos no mercado, em que ma rolha roda em frente a uma câmara, e com a ajuda de um laser é efetuada uma análise fotográfica e 3D a todo o corpo da rolha e aos dois topos. A cadência típica é de 12000 rolhas/hora.
Triagem de arroz
É uma aplicação de muito alta velocidade e que é realizada antes do embalamento. Separa grãos de acordo com a sua forma e cor. O arroz é colocado num tapete e é fotografado durante a queda no fim do tapete. Retira os grãos com casca, grãos escuros, de forma e dimensão fora de tolerância e objetos estranhos. Pode ser adaptado para outros tipos de cereais, leguminosas, frutos secos, sementes, entre outros.
Raio-X
É um ramo particular. Os raios-X são usados normalmente para a deteção de corpos estranhos, nomeadamente metais no interior de alimentos. Também é possível detetarse plásticos, ossos, vidros, pedras, embora com menor sensibilidade. Está sempre em jogo a diferença de densidade entre os objetos estranhos e os alimentos em si. Os sistemas Raio-X mais vulgares necessitam do movimento dos produtos para formar a fotografia. São sistemas caros mas muito eficientes.
Bolachas ou pão
Este é um exemplo clássico. É possível inspecionar a bolacha ou pão após sair do forno, em que se pode inspecionar o tamanho, forma, espessura (com recurso a fotografia a 3 dimensões) e defeitos ao longo do seu perímetro. Inspeciona-se ainda a cor, o aspeto e a eventual presença de corpos estranhos. São sistema de muito alta cadência, na ordem de dezenas de exemplares por segundo.
Carnes
As carcaças podem ser classificadas conforme a sua forma e volume, para cálculo do seu valor. Pode-se fotografar um naco de carne a 3 dimensões para otimizar o corte, para calcular a área de embalagem necessária, entre outros. No caso do bacon, é possível determinar a área de gordura e de carne magra para o corte ideal.
Embalamento
Cada vez mais, o embalamento é realizado de uma forma completamente automática. Tomando como exemplo rissóis ou croissants prontos a serem embalados num tapete, podem ser localizados e até inspecionados por uma câmara que enviará a posição de cada exemplar a um robot delta, que se encarregará de colocar na respetiva embalagem, a cadências muito elevadas. A inspeção permite ainda verificar a integridade de cada exemplar, se tem o tamanho ou forma correta, se está demasiado queimado ou cru, entre outros.
Os exemplos sumariamente descritos são uma pequena fração das possíveis aplicações de visão artificial na Indústria Alimentar. O número de aplicações continuará a aumentar, seja porque as potencialidades irão aumentar, seja porque os preços continuarão a diminuir. Atualmente, uma câmara para uma função simples tem um custo inferior a 800 euros e que permite, por exemplo, verificar a presença da palhinha em pacotes de leite, sem necessidade de qualquer equipamento adicional.
Em termos tecnológicos, serão de esperar cada vez mais utilizações da visão artificial com câmaras multiespectrais e 3D a trabalhar juntamente com sistemas mecânicos ou robots para funções de processo, como por exemplo, corte automático de carnes ou legumes, decoração automática de bolos... Devido ao aumento de exigências de qualidade, as empresas continuarão a investir em visão artificial, mesmo para a resolução de problemas anteriormente descurados. As empresas produtoras tenderão a dispor de técnicos com capacidades nesta área, seja para auxilio à decisão de compra, seja para integração e/ou assistência.
Em resumo, a visão artificial continuará a ter imensas aplicações de inspeção de produto ou embalagem, mas irá ter um enorme aumento de funções operativas ou de processo, conforme os exemplos atrás descritos, em que as componentes mecânicas das linhas de produção serão cada vez mais controladas por visão artificial, permitindo a máxima automatização dos processos de fabrico com o máximo de qualidade.
Nota: Artigo publicado originalmente na Tecnoalimentar 2.
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