AI视觉系统利用合成数据攻克食品检测差异性难题
发布时间:2025-10-20 www.cechina.cn
在食品生产领域,没有两只鸡翅是完全相同的,当然,也不存在玉米热狗的计算机辅助设计(CAD)文件。
Oxipital AI公司产品营销经理Anthony Romero表示,这种自然差异性长期以来一直是传统视觉检测系统面临的难题,但恰恰是这一点,让人工智能(AI)驱动的视觉技术在食品应用场景中展现出独特优势。
“我们在检测自然差异性方面极具优势,” Romero解释道,“食品本身就具有这种特性,因为每一份产品都会存在细微差别。”
这套新型视觉系统的技术基础源自Oxipital AI 公司的前身——Soft Robotics,一家专注于机器人抓取技术的企业。在食品抓取领域的经验,为该公司转向机器视觉研发奠定了基础。例如,在抓取不同大小的番茄时,抓取器需要获取尺寸数据以施加合适的压力 —— 既要确保抓牢,又不会压坏番茄。
“当我们开始深入研究这个领域时,发现有大量可用信息,比如尺寸数据、颜色信息以及各种缺陷特征,” Romero说道。最初作为机器人抓取系统附加功能的技术,如今已发展成为一个独立的视觉检测平台。
从 3D 扫描到数百万个训练样本
Oxipital AI 的技术流程始于对真实食品的3D扫描,以创建虚拟资产。以玉米热狗检测应用为例,该公司可能会扫描30个不同的玉米热狗,既包括合格产品,也涵盖各类有缺陷的产品。这些扫描数据将成为生成合成数据的基础。
“我们可以生成数百万个不同的样本,呈现出所有可能的合格与不合格变体,” Romero表示。该系统还会考虑客户特定的变量,例如传送带颜色、光照条件以及产品随机摆放的场景。
整个模拟过程可自主运行:工程师可在周五下午设定参数,经过约20小时的计算后,周一早上回来就能得到一个训练好的模型,只需稍作微调即可投入使用。这种合成数据方法,省去了传统视觉系统所需的数千张真实图像采集工作,也无需进行手动图像标注。
不断拓展的食品模型
目前,Oxipital AI 已构建约60种不同食品类型的物体模型,涵盖奇异果、玉米热狗、鸡翅到猪里脊等品类。该系统能够检测具体特征(如脂肪分布情况),还可评估披萨上意大利辣香肠的摆放位置是否合规。该系统整合了硬件与软件组件:VX2 2D相机、用于3D测量的激光雷达(LiDAR),以及负责物体模型创建、配方构建和数据分析的V-CortX 视觉平台。
Romero认为,3D与2D成像相结合,并搭配合成数据生成技术,是 Oxipital AI 区别于传统2D视觉系统的核心优势。“我们不需要专人手动修改所有这些标签,” 他指出,“只需调整参数,重新运行一次合成数据生成流程即可。”
这款一体化AI视觉平台的核心功能包括:
AI视觉模型管理器(AI Vision Model Manager):无需采集图像或手动标注,即可下载、申请和部署高性能视觉模型。
配方构建器(Recipe Builder):通过拖放操作更新工作流程,用户可获得实时视觉反馈。
分析仪表盘(Analytics Dashboard):可查看产量数据、缺陷趋势、尺寸分析及质量洞察。
质量标准自主掌控
尽管 Oxipital AI 的技术负责生成AI模型,但客户仍可自主定义缺陷类型并设定公差范围。“我们希望确保客户拥有控制权,能够根据需求调整应用场景,” Romero表示。缺陷分类采用传统的基于规则的逻辑,而非AI技术,因此操作员无需重新训练模型,即可调整质量标准。
这种灵活性对服务多个零售品牌的食品制造商而言极具价值。Romero以一家为 Stop & Shop、沃尔玛和Target供货的冷冻披萨制造商为例进行说明:“不同零售品牌有不同的质量要求,操作员可以分别创建‘沃尔玛配方’和‘Target配方’。这样一来,操作员无需逐一手动输入参数,只需为当前生产批次选择对应的配方即可。”
借助缺陷智能分析提高ROI
该系统的分析仪表盘可提供清晰的投资回报率(ROI)数据。“我们能精确统计出检测到的缺陷数量,” Romero解释道。例如,某次检测中发现 816 根玉米热狗存在签子断裂问题,按每根 0.30 美元计算,就可以直接量化出潜在节省的金额。
除了简单的数量统计,该系统还能揭示潜在规律:例如,晚班生产速度可能慢于早班,或者产量下降可能与缺陷率上升相关,而非生产效率降低。这些精细化数据可为不同岗位的人员提供支持 —— 从监控整体产量的高管,到排查具体质量问题的持续改进团队,都能从中获取所需信息。
“不同人员关注的重点不同,” Romero表示,“高管可能只关注产量和合格率,而持续改进团队则可能会开展专项改进活动,深入排查导致问题的具体缺陷类型。”