Đọc mã và OCR bằng Machine Vision: Nền tảng truy xuất nguồn gốc sản phẩm trong nhà máy

Khi khách hàng khiếu nại về chất lượng hoặc nhà máy cần thu hồi một lô hàng, câu hỏi đầu tiên là: sản phẩm này được làm từ nguyên liệu nào, trên máy nào, ca nào và đã qua những kiểm tra gì? Để trả lời nhanh, mỗi sản phẩm cần có một "danh tính" dưới dạng mã vạch, mã 2D hoặc ký tự in/khắc trên sản phẩm, và danh tính đó phải được đọc chính xác tại từng công đoạn.

Machine Vision đảm nhiệm việc này ngay trên dây chuyền: đọc mã, nhận dạng ký tự, xác minh nội dung và gửi dữ liệu lên hệ thống quản lý. Bài viết này trình bày các loại mã và ký tự có thể đọc, quy trình hoạt động, vai trò trong truy xuất nguồn gốc và những lưu ý khi triển khai.

Vì sao cần đọc mã và ký tự tự động?

Trong nhiều nhà máy, việc đọc mã vẫn dựa vào người quét bằng máy cầm tay hoặc nhìn và nhập tay. Cách làm này thường gặp các vấn đề sau:

• Sai sót khi nhập tay. Nhập nhầm số lô, ngày sản xuất hoặc mã sản phẩm dẫn đến dữ liệu truy xuất sai mà khó phát hiện.

• Không theo kịp tốc độ dây chuyền. Quét thủ công chỉ phù hợp sản lượng thấp và thường chỉ lấy mẫu.

• Mã in kém chất lượng bị bỏ sót. Mã mờ, lệch, thiếu vùng trống chỉ bị phát hiện khi đã đến khâu sau, thậm chí đến tay khách hàng.

• Dữ liệu rời rạc. Mã sản phẩm, kết quả kiểm tra và thông số sản xuất nằm ở nhiều nơi, truy xuất ngược mất nhiều thời gian.

Machine Vision giải quyết bằng cách đọc và xác minh 100% sản phẩm ngay khi đi qua vị trí kiểm tra, đồng thời liên kết mã với kết quả kiểm tra và hình ảnh tương ứng.

>> ĐĂNG KÝ NHẬN SETUP DEMO: TẠI ĐÂY

Machine Vision có thể đọc những loại mã và ký tự nào?

Cần phân biệt OCR và OCV: OCR đọc ra nội dung ký tự chua biết trước, còn OCV kiểm tra ký tự in trên sản phẩm có khớp với nội dung đã biết và đạt yêu cầu chất lượng in hay không.

Quy trình đọc mã và OCR trên dây chuyền

Bước 1: Thu nhận ảnh

Cảm biến phát hiện sản phẩm và kích hoạt camera chụp (trigger). Chiếu sáng được chọn để mã hoặc ký tự có độ tương phản cao nhất so với nền. Với sản phẩm chuyển động nhanh, thời gian phơi sáng ngắn hoặc đèn nháy giúp ảnh không bị nhòe.

Bước 2: Tìm và định vị mã

Phần mềm tìm vùng chứa mã hoặc ký tự trong ảnh, kể cả khi sản phẩm đặt lệch vị trí hoặc xoay hướng.

Bước 3: Giải mã hoặc nhận dạng ký tự

Thông tin được giải mã từ mã vạch, mã 2D hoặc nhận dạng từ ký tự trong ảnh. Với OCR, các mô hình học máy hoặc Deep Learning giúp nhận dạng tốt hơn trên phông chữ phức tạp hoặc nền nhiễu.

Bước 4: Xác minh và chấm điểm chất lượng mã

Nội dung đọc được đối chiếu với dữ liệu kỳ vọng, ví dụ đúng mã sản phẩm của lô đang chạy, không trùng mã đã dùng trước đó. Đồng thời có thể chấm điểm chất lượng in của mã (code grading) theo các tiêu chuẩn như ISO/IEC 15416 cho mã vạch 1D và ISO/IEC 15415 cho mã 2D để phát hiện mã in kém trước khi nó gây lỗi ở khâu sau.

Bước 5: Quyết định và điều khiển

Kết quả được gửi đến PLC hoặc PC Control. Sản phẩm đọc đúng đi tiếp, sản phẩm không đọc được, sai nội dung hoặc mã chất lượng thấp sẽ bị loại bỏ hoặc chuyển sang khu vực xử lý riêng.

Bước 6: Lưu trữ và liên kết dữ liệu

Mã sản phẩm, thời gian, kết quả đọc và hình ảnh được lưu vào cơ sở dữ liệu hoặc gửi lên MES/ERP, trở thành điểm nối cho toàn bộ chuỗi truy xuất.

Truy xuất nguồn gốc: liên kết mã với toàn bộ quá trình sản xuất

Giá trị lớn nhất của việc đọc mã tự động không nằm ở bản thân việc đọc được mã, mà ở khả năng gắn mã đó với các dữ liệu khác trong quá trình sản xuất. Khi mỗi sản phẩm được đọc mã tại nhiều công đoạn, hệ thống có thể ghi nhận:

• lô nguyên liệu và thông tin nhà cung cấp,

• máy, dây chuyền, ca sản xuất và thời điểm sản xuất,

• thông số quy trình tại từng công đoạn,

• kết quả kiểm tra Vision (OK/NG, số đo) và hình ảnh đi kèm.

Khi có khiếu nại hoặc cần thu hồi, doanh nghiệp có thể truy ngược từ một mã sản phẩm đến đúng lô, đúng ca và đúng thông số sản xuất, thay vì phải xử lý cả một lô lớn. Dữ liệu này tự động được đồng bộ lên MES/ERP, kết nối với phần quản lý kho và chuỗi cung ứng đã được đề cập trong bài Tích hợp ERP cho nhà kho thông minh.

>> ĐĂNG KÝ NHẬN SETUP DEMO: TẠI ĐÂY

Những thách thức khi đọc mã và cách xử lý

• Mã in mờ, lệch hoặc thiếu vùng trống. Nên kiểm soát chất lượng in từ đầu nguồn và chấm điểm chất lượng mã để phát hiện sớm.

• Mã khắc trên kim loại bóng. Tương phản thấp và phản xạ mạnh đòi hỏi chiếu sáng vòm hoặc chiếu sáng góc thấp; cách chọn đèn được phân tích trong bài Chọn camera, ống kính và chiếu sáng cho Machine Vision.

• Bề mặt cong hoặc bọc màng. Nhãn trên chai, lon hoặc gói bọc màng dễ bị chói sáng và méo hình, cần thử góc chụp và kiểu chiếu sáng phù hợp.

• Tốc độ dây chuyền cao. Cần trình kích hoạt chính xác, thời gian phơi sáng ngắn và thời gian xử lý nằm trong chu kỳ.

• Độ phân giải không đủ cho mã nhỏ. Với mã 2D, mỗi ô (module) cần chiếm đủ số điểm ảnh, thường từ khoảng 4–5 điểm ảnh trở lên để đọc ổn định, nên cần tính độ phân giải camera theo kích thước mã thực tế.

• Phông chữ và nền phức tạp với OCR. Với ký tự in chấm, phông đặc biệt hoặc nền nhiều họa tiết, phương pháp Deep Learning thường cho kết quả ổn định hơn thuật toán truyền thống; xem thêm bài AI Inspection trong sản xuất.

Các ứng dụng điển hình

1. Bao bì thực phẩm và dược phẩm

Kiểm tra số lô, ngày sản xuất và hạn sử dụng in trên bao bì có đúng nội dung và đủ rõ hay không, loại bỏ sản phẩm in sai hoặc mờ.

2. Điện tử và bảng mạch

Đọc mã Data Matrix hoặc QR trên bảng mạch và linh kiện, gắn kết quả kiểm tra với từng bảng mạch để truy xuất theo số serial.

3. Cơ khí, ô tô và xe máy

Đọc mã khắc trực tiếp trên chi tiết kim loại, theo dõi chi tiết qua các công đoạn gia công và lắp ráp.

4. Logistics và đóng gói

Đọc mã vạch, QR tốc độ cao trên băng tải, kết hợp với kiểm tra kích thước để phân loại và điều hướng hàng hóa tự động.

Những lưu ý khi triển khai

• Thống nhất định dạng mã. Nội dung, độ dài và cấu trúc mã cần được thống nhất với MES/ERP ngay từ đầu để dữ liệu liên kết đúng.

• Kiểm soát chất lượng in và khắc từ đầu nguồn. Camera đọc chỉ hiệu quả khi mã có chất lượng ổn định.

• Định nghĩa rõ cách xử lý khi không đọc được. Ví dụ loại bỏ, dừng máy hoặc chuyển sang khu vực xử lý thủ công; tránh để sản phẩm không có dữ liệu truy xuất đi tiếp.

• Lưu ảnh khi đọc lỗi. Ảnh của các lần đọc không thành công giúp phân tích nguyên nhân do in, ánh sáng hay cơ khí.

• Đồng bộ trigger và tốc độ. Thời điểm chụp, thời gian xử lý và thời điểm loại bỏ phải nằm trong chu kỳ dây chuyền.

• Thử với mẫu thực tế. Thử cả mã đẹp, mã kém chất lượng và các biến thể thường gặp trên dây chuyền trước khi chốt thiết kế.

Lợi ích khi đọc mã và OCR bằng Machine Vision

Truy xuất nhanh và chính xác

Mỗi sản phẩm được gắn với dữ liệu sản xuất, thuận lợi khi truy ngược nguyên nhân hoặc khoanh vùng lô cần xử lý.

Giảm sai sót thủ công

Tự động đọc và xác minh giảm nhập nhầm và bỏ sót khi sản lượng cao.

Phát hiện sớm lỗi in và lỗi nhãn

Mã in kém, nhãn sai nội dung được phát hiện ngay tại dây chuyền trước khi đến khách hàng.

Kết nối liền mạch với hệ thống quản lý

Dữ liệu đọc được đồng bộ lên MES/ERP, hỗ trợ theo dõi sản lượng và quản lý chất lượng theo lô.

MVA LAB cung cấp giải pháp Machine Vision cho nhà máy

MVA LAB là đơn vị công nghệ và kỹ thuật tập trung vào Machine Vision, AI Inspection, PC Control và Industrial Automation. Với bài toán Vision, MVA LAB cung cấp nền tảng VisionFlow, giúp xây dựng ứng dụng thị giác máy công nghiệp bằng phương pháp kéo thả, hỗ trợ kết nối PLC, HMI, MES và các thiết bị công nghiệp trên cùng một nền tảng.

Với hơn 50 dự án đã triển khai, đội ngũ kỹ sư MVA LAB đồng hành cùng doanh nghiệp xuyên suốt các giai đoạn: khảo sát, phân tích yêu cầu, thiết kế giải pháp, thử nghiệm, phát triển và tích hợp, kiểm thử, triển khai và bàn giao. Bên cạnh triển khai giải pháp, MVA LAB còn tổ chức các khóa đào tạo lập trình PC Control và Vision, giúp doanh nghiệp chủ động xây dựng năng lực kỹ thuật nội bộ.

>> ĐĂNG KÝ NHẬN SETUP DEMO: TẠI ĐÂY

Liên hệ với MVA LAB để được khảo sát và tư vấn giải pháp phù hợp với nhà máy của bạn:

Hotline: 078 657 0999

Email: mvalab.vn@gmail.com

Website: www.mvalab.vn

Địa chỉ: Số 42 Ngõ 111 Nguyễn Xiển, Phường Khương Đình, TP Hà Nội

XEM THÊM:

Machine Vision kết hợp PC Control: Từ hình ảnh đến quyết định

Khóa học xử lý ảnh công nghiệp cơ bản

VisionFlow – Nền tảng Machine Vision công nghiệp