AI視覺系統(tǒng)利用合成數據攻克食品檢測差異性難題

時間:2025-10-22

來源:控制工程網

導語:在食品生產領域,沒有兩只雞翅是完全相同的,當然,也不存在玉米熱狗的計算機輔助設計(CAD)文件。

  Oxipital AI公司產品營銷經理Anthony Romero表示,這種自然差異性長期以來一直是傳統(tǒng)視覺檢測系統(tǒng)面臨的難題,但恰恰是這一點,讓人工智能(AI)驅動的視覺技術在食品應用場景中展現出獨特優(yōu)勢。

  “我們在檢測自然差異性方面極具優(yōu)勢,” Romero解釋道,“食品本身就具有這種特性,因為每一份產品都會存在細微差別?!?/p>

  這套新型視覺系統(tǒng)的技術基礎源自Oxipital AI 公司的前身——Soft Robotics,一家專注于機器人抓取技術的企業(yè)。在食品抓取領域的經驗,為該公司轉向機器視覺研發(fā)奠定了基礎。例如,在抓取不同大小的番茄時,抓取器需要獲取尺寸數據以施加合適的壓力 —— 既要確保抓牢,又不會壓壞番茄。

  “當我們開始深入研究這個領域時,發(fā)現有大量可用信息,比如尺寸數據、顏色信息以及各種缺陷特征,” Romero說道。最初作為機器人抓取系統(tǒng)附加功能的技術,如今已發(fā)展成為一個獨立的視覺檢測平臺。


  從 3D 掃描到數百萬個訓練樣本

  Oxipital AI 的技術流程始于對真實食品的3D掃描,以創(chuàng)建虛擬資產。以玉米熱狗檢測應用為例,該公司可能會掃描30個不同的玉米熱狗,既包括合格產品,也涵蓋各類有缺陷的產品。這些掃描數據將成為生成合成數據的基礎。

  “我們可以生成數百萬個不同的樣本,呈現出所有可能的合格與不合格變體,” Romero表示。該系統(tǒng)還會考慮客戶特定的變量,例如傳送帶顏色、光照條件以及產品隨機擺放的場景。

  整個模擬過程可自主運行:工程師可在周五下午設定參數,經過約20小時的計算后,周一早上回來就能得到一個訓練好的模型,只需稍作微調即可投入使用。這種合成數據方法,省去了傳統(tǒng)視覺系統(tǒng)所需的數千張真實圖像采集工作,也無需進行手動圖像標注。

  不斷拓展的食品模型

  目前,Oxipital AI 已構建約60種不同食品類型的物體模型,涵蓋奇異果、玉米熱狗、雞翅到豬里脊等品類。該系統(tǒng)能夠檢測具體特征(如脂肪分布情況),還可評估披薩上意大利辣香腸的擺放位置是否合規(guī)。該系統(tǒng)整合了硬件與軟件組件:VX2 2D相機、用于3D測量的激光雷達(LiDAR),以及負責物體模型創(chuàng)建、配方構建和數據分析的V-CortX 視覺平臺。

  Romero認為,3D與2D成像相結合,并搭配合成數據生成技術,是 Oxipital AI 區(qū)別于傳統(tǒng)2D視覺系統(tǒng)的核心優(yōu)勢?!拔覀儾恍枰獙H耸謩有薷乃羞@些標簽,” 他指出,“只需調整參數,重新運行一次合成數據生成流程即可?!?/p>

  這款一體化AI視覺平臺的核心功能包括:

  AI視覺模型管理器(AI Vision Model Manager):無需采集圖像或手動標注,即可下載、申請和部署高性能視覺模型。

  配方構建器(Recipe Builder):通過拖放操作更新工作流程,用戶可獲得實時視覺反饋。

  分析儀表盤(Analytics Dashboard):可查看產量數據、缺陷趨勢、尺寸分析及質量洞察。

  質量標準自主掌控

  盡管 Oxipital AI 的技術負責生成AI模型,但客戶仍可自主定義缺陷類型并設定公差范圍?!拔覀兿M_保客戶擁有控制權,能夠根據需求調整應用場景,” Romero表示。缺陷分類采用傳統(tǒng)的基于規(guī)則的邏輯,而非AI技術,因此操作員無需重新訓練模型,即可調整質量標準。

  這種靈活性對服務多個零售品牌的食品制造商而言極具價值。Romero以一家為 Stop & Shop、沃爾瑪和Target供貨的冷凍披薩制造商為例進行說明:“不同零售品牌有不同的質量要求,操作員可以分別創(chuàng)建‘沃爾瑪配方’和‘Target配方’。這樣一來,操作員無需逐一手動輸入參數,只需為當前生產批次選擇對應的配方即可?!?/p>


  借助缺陷智能分析提高ROI

  該系統(tǒng)的分析儀表盤可提供清晰的投資回報率(ROI)數據?!拔覀兡芫_統(tǒng)計出檢測到的缺陷數量,” Romero解釋道。例如,某次檢測中發(fā)現 816 根玉米熱狗存在簽子斷裂問題,按每根 0.30 美元計算,就可以直接量化出潛在節(jié)省的金額。

  除了簡單的數量統(tǒng)計,該系統(tǒng)還能揭示潛在規(guī)律:例如,晚班生產速度可能慢于早班,或者產量下降可能與缺陷率上升相關,而非生產效率降低。這些精細化數據可為不同崗位的人員提供支持 —— 從監(jiān)控整體產量的高管,到排查具體質量問題的持續(xù)改進團隊,都能從中獲取所需信息。

  “不同人員關注的重點不同,” Romero表示,“高管可能只關注產量和合格率,而持續(xù)改進團隊則可能會開展專項改進活動,深入排查導致問題的具體缺陷類型。”

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