Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray đang trở thành giải pháp quan trọng giúp các nhà máy thực phẩm phát hiện sản phẩm thiếu nguyên liệu, thiếu số lượng hoặc sai hình dạng ngay trên dây chuyền sản xuất.
Ngoài chức năng phát hiện dị vật, hệ thống X-ray còn hỗ trợ kiểm soát chất lượng toàn diện, giảm hàng lỗi và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm.
Máy X-ray ngày nay không chỉ được sử dụng để phát hiện dị vật như kim loại, thủy tinh hay đá trong thực phẩm.
Nhờ công nghệ xử lý hình ảnh tiên tiến, thiết bị còn có thể kiểm tra nhiều lỗi khác như:
• Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray hoặc thiếu thành phần bên trong bao gói
• Sai số lượng sản phẩm
• Sản phẩm bị vỡ, sứt mẻ hoặc biến dạng
• Kiểm tra hình dạng và cấu trúc của sản phẩm
Trong bài viết trước, chúng tôi đã giới thiệu các chức năng kiểm tra cơ bản của hệ thống X-ray.
Xem thêm bài viết tại đây:
Máy X-ray kiểm tra thiếu sản phẩm và lỗi hình dạng
Máy X-Ray Trong Công Nghiệp Thực Phẩm – Kiểm Soát Dị Vật
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đi sâu hơn vào các ứng dụng thực tế và hướng dẫn cách lựa chọn chức năng kiểm tra phù hợp khi có nhiều phương pháp có thể áp dụng cho cùng một mục đích.
Việc lựa chọn đúng chức năng không chỉ giúp tăng độ chính xác phát hiện lỗi mà còn giảm tình trạng báo sai và nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng trên dây chuyền sản xuất.
Các chức năng kiểm tra của máy X-ray
| Chức năng | Mục đích |
|---|---|
| Kiểm tra đếm (Count Inspection) | Phát hiện lỗi liên quan đến số lượng sản phẩm |
| Kiểm tra số lượng (Quantity Inspection) | Phát hiện sản phẩm thiếu thành phần hoặc thiếu nguyên liệu |
| Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối (Relative Mass Inspection) | Đánh giá sự thay đổi khối lượng tương đối của sản phẩm |
| Kiểm tra hình dạng tách rời (Separate Shape Inspection) | Phát hiện sản phẩm bị nứt, vỡ hoặc tách rời |
| Kiểm tra hình dạng bị vỡ (Broken Shape Inspection) | Phát hiện các phần bị sứt, thiếu hoặc biến dạng |
Trường hợp 1: Phát hiện thiếu một lát phô mai trong gói phô mai lát – Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Phô mai lát đóng gói sẵn thường được bán theo nhiều quy cách như 5 lát, 7 lát, 10 lát hoặc 12 lát mỗi gói.
Một yêu cầu kiểm tra phổ biến của nhà sản xuất là phát hiện xem gói sản phẩm có bị thiếu một lát phô mai hay không.
Nên sử dụng chức năng nào?
Đối với sản phẩm này, chức năng Kiểm tra đếm (Count Inspection) không phù hợp vì các lát phô mai được xếp chồng lên nhau và tiếp xúc trực tiếp với nhau.
Hệ thống X-ray không thể nhận biết chính xác từng lát riêng biệt để đếm số lượng.
Do đó, chúng ta còn lại hai lựa chọn:
- Kiểm tra số lượng (Quantity Inspection)
- Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối (Relative Mass Inspection)
Khi một lát phô mai bị thiếu, tổng khối lượng của sản phẩm giảm đi, đồng thời lượng tia X truyền qua sản phẩm cũng thay đổi. Hình ảnh X-ray sẽ sáng hơn do độ dày của sản phẩm giảm xuống.
Về lý thuyết, cả hai chức năng trên đều có thể được sử dụng để phát hiện lỗi này.
Thử nghiệm với gói 7 lát phô mai – Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Nếu một gói có 7 lát phô mai và bị thiếu 1 lát, mức suy giảm về khối lượng tương đương:
100% ÷ 7 = 14,29%
Để đảm bảo phát hiện ổn định và có tính đến sai số đo lường, ngưỡng phát hiện của máy được cài đặt ở mức 84%.
Nhóm kỹ sư tiến hành kiểm tra cùng một mẫu sản phẩm bị thiếu một lát hơn 10 lần liên tiếp và thu được kết quả:
- Giá trị trung bình của Kiểm tra số lượng: 80%
- Giá trị trung bình của Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối: 82%
Cả hai giá trị đều thấp hơn ngưỡng 84%, vì vậy sản phẩm bị đánh giá là lỗi (NG) trong cả 10 lần thử nghiệm.
Có thể phát hiện bằng phương pháp kiểm tra trọng lượng ảo tương đối.
Có thể phát hiện bằng phương pháp kiểm tra số lượng.
Kết luận: Với gói 7 lát phô mai, cả hai chức năng đều có thể phát hiện chính xác sản phẩm bị thiếu một lát.
Thử nghiệm với gói 10 lát phô mai – Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Nếu gói có 10 lát và thiếu 1 lát, mức suy giảm chỉ còn:
100% ÷ 10 = 10%
Do mức thay đổi nhỏ hơn nên ngưỡng phát hiện được cài đặt ở mức 88%.
Sau khi thử nghiệm 10 lần với sản phẩm thiếu một lát, kết quả thu được:
- Giá trị trung bình của Kiểm tra số lượng: 85%
- Giá trị trung bình của Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối: 91%
Trong trường hợp này:
✅ Kiểm tra số lượng vẫn phát hiện chính xác sản phẩm lỗi trong cả 10 lần kiểm tra.
❌ Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối không thể phát hiện được lỗi vì giá trị trung bình 91% cao hơn ngưỡng cài đặt 88%.
Tuy nhiên, sau khi tối ưu lại điều kiện cài đặt, nhóm kỹ sư đã giảm được giá trị trung bình của phương pháp này xuống còn khoảng 87%, tức là vẫn có khả năng áp dụng nhưng độ ổn định không cao bằng.
Có thể phát hiện được bằng phương pháp kiểm tra số lượng.
Không thể phát hiện bằng phương pháp kiểm tra trọng lượng ảo tương đối.
Kết luận
Đối với sản phẩm phô mai lát được xếp chồng lên nhau:
- Khi mức thay đổi khối lượng lớn (ví dụ gói 7 lát), cả hai phương pháp đều hoạt động tốt.
- Khi mức thay đổi nhỏ hơn (ví dụ gói 10 lát), chức năng Kiểm tra số lượng cho kết quả ổn định và đáng tin cậy hơn.
Vì vậy, đối với các sản phẩm có nhiều lớp xếp chồng như phô mai lát, Kiểm tra số lượng (Quantity Inspection) thường là lựa chọn được ưu tiên.
Trường hợp 2: Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Phát hiện thiếu một viên trong hộp sô cô la 16 viên xếp hai tầng
Hộp sản phẩm gồm 16 viên sô cô la hình cầu, được xếp thành hai tầng, mỗi tầng 8 viên.
Do khay định hình giữ cố định vị trí của từng viên, các viên ở tầng trên và tầng dưới gần như nằm trên cùng một trục theo phương tia X. Vì vậy, khi quan sát bằng hình ảnh X-ray từ phía trên, hệ thống chỉ nhìn thấy hình ảnh tương tự như một hộp 8 viên.
Mặc dù sô cô la có dạng hình cầu và độ dày không đồng đều, nhưng nếu một vị trí chỉ còn một viên thay vì hai viên, lượng tia X truyền qua sẽ thay đổi đáng kể.
Nên sử dụng chức năng nào?
Đối với sản phẩm này, có thể lựa chọn:
- Kiểm tra số lượng (Quantity Inspection)
- Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối (Relative Mass Inspection)
Nếu thiếu một viên trong tổng số 16 viên thì mức suy giảm tương đương:
100% ÷ 16 = 6,25%
Sau khi tính đến sai số đo lường, ngưỡng phát hiện được cài đặt ở mức 92%.
Kết quả thử nghiệm kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Giá trị trung bình của Kiểm tra số lượng: 87,5%
Giá trị trung bình của Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối: 92,2%
Có thể phát hiện bằng phương pháp kiểm tra số lượng.
Không thể phát hiện bằng phương pháp kiểm tra trọng lượng ảo tương đối.
Đánh giá
✅ Kiểm tra số lượng phát hiện ổn định vì giá trị đo thấp hơn ngưỡng khá nhiều.
⚠️ Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối cho kết quả không ổn định vì giá trị đo gần như trùng với ngưỡng cài đặt.
Kết luận
Đối với hộp sô cô la nhiều tầng, chức năng Kiểm tra số lượng cho khả năng phát hiện sản phẩm thiếu tốt hơn và dễ thiết lập hơn trong thực tế.
Trường hợp 3: Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Phát hiện thiếu một túi bánh quy trong hộp 7 túi
Sản phẩm gồm 7 túi bánh quy nhỏ, mỗi túi chứa 2 chiếc bánh.
Mục tiêu kiểm tra là phát hiện trường hợp thiếu một túi bánh trong hộp.
Nếu thiếu một túi, mức suy giảm sẽ là:
100% ÷ 7 = 14,29%
Sau khi xem xét sai số đo lường, ngưỡng phát hiện được cài đặt ở mức 84%.
Phương pháp 1: Kiểm tra số lượng
Chức năng này đánh giá dựa trên diện tích của các vùng có mật độ cao trên hình ảnh X-ray.
Tuy nhiên, đối với sản phẩm này, thành hộp và các vách ngăn bên trong cũng tạo ra vùng có mật độ tương tự bánh quy. Hệ thống sẽ tính cả phần bao bì vào giá trị đánh giá.
Do đó, ngay cả khi thiếu một túi bánh, giá trị tổng thể vẫn không giảm xuống dưới ngưỡng 84% và sản phẩm vẫn được đánh giá là ĐẠT (PASS).
Sản phẩm PASS
Thiếu một chiếc , nhưng tổng trọng lượng vẫn không vượt quá mức cho phép tối thiểu.
Phương pháp 2: Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối
Chức năng này cho phép thiết lập vùng bỏ qua ảnh hưởng của hộp và chỉ đánh giá phần bánh quy bên trong.
Ngay cả khi vị trí các túi bánh thay đổi, tổng khối lượng của sản phẩm vẫn được tính toán ổn định.
Khi thiếu một túi bánh, giá trị đo giảm xuống dưới ngưỡng 84% và sản phẩm được xác định chính xác là lỗi (NG).
Sản phẩm PASS
Thiếu một chiếc bánh, và trọng lượng đã giảm xuống dưới mức cho phép tối thiểu.
Kết luận
❌ Kiểm tra số lượng không phù hợp với sản phẩm này.
✅ Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối cho độ tin cậy cao hơn và là lựa chọn tối ưu.
Đối với các sản phẩm có bao bì hoặc khay định hình ảnh hưởng lớn đến hình ảnh X-ray, nên ưu tiên sử dụng chức năng Kiểm tra trọng lượng ảo tương đối.
Trường hợp 4: Kiểm tra thiếu sản phẩm bằng máy X-ray
Phát hiện kẹo bị vỡ hoặc sứt mẻ
Khi kiểm tra các khuyết tật về hình dạng, có thể sử dụng hai chức năng:
- Kiểm tra hình dạng tách rời (Separate Shape Inspection)
- Kiểm tra hình dạng bị vỡ (Broken Shape Inspection)
Nguyên lý hoạt động
Kiểm tra hình dạng tách rời đánh giá dựa trên chiều dài chu vi của sản phẩm.
Nếu sản phẩm bị nứt hoặc tách thành nhiều phần, chu vi sẽ thay đổi và hệ thống có thể phát hiện.
Trong khi đó, kiểm tra hình dạng bị vỡ đánh giá dựa trên diện tích của sản phẩm trên hình ảnh X-ray.
Nếu sản phẩm bị sứt, mẻ hoặc thiếu một phần nhỏ, diện tích sẽ giảm và hệ thống sẽ phát hiện được.
Sản phẩm bị sứt mẻ được đánh giá sai là sản phẩm ĐẠT vì chu vi gần như giống nhau.
Sản phẩm bị sứt mẻ thể hiện sự thay đổi về diện tích, và do đó được đánh giá chính xác là bị lỗi bằng phương pháp kiểm tra hình dạng vỡ.
Tại sao cần sử dụng cả hai chức năng?
Trong thực tế, có những trường hợp sản phẩm bị sứt mẻ nhưng chu vi gần như không thay đổi.
Khi đó:
❌ Kiểm tra hình dạng tách rời có thể đánh giá nhầm là sản phẩm đạt.
✅ Kiểm tra hình dạng bị vỡ vẫn có thể phát hiện chính xác nhờ sự thay đổi về diện tích.
Vì vậy, đối với các sản phẩm có nguy cơ bị nứt, vỡ hoặc sứt mẻ, nên kích hoạt đồng thời cả hai chức năng để tăng độ tin cậy.
Các trường hợp có vết nứt nhưng không được đánh giá là lỗi.
Một giới hạn cần lưu ý
Nếu sản phẩm bị nứt sau khi đã đóng gói do va đập hoặc lực tác động bên ngoài, nhưng diện tích và chu vi tổng thể không thay đổi, máy X-ray có thể không nhận biết được lỗi này.
Trong những trường hợp yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt, có thể cần kết hợp thêm các công nghệ khác như:
- Hệ thống camera ;
- Máy kiểm tra khối lượng;
- Công nghệ cận hồng ngoại;
- Các phương pháp kiểm tra chuyên dụng khác.
Kết luận
Không có một phương pháp kiểm tra nào phù hợp cho mọi loại sản phẩm.
Việc lựa chọn đúng chức năng kiểm tra cần dựa trên đặc tính của sản phẩm, dạng lỗi cần phát hiện và yêu cầu kiểm soát chất lượng của từng nhà máy.