Conteo de pan basado en IA: automatización de líneas de producción de panadería mediante visión artificial
99,9 % de precisión en el conteo automatizado de pan: procesamiento de 1.000.000 de unidades diarias
Resumen
Clientes. Panaderías, fábricas de pan, empresas de panificación y cadenas de distribución que producen distintos tipos de pan y productos de bollería.
Tarea. Organizar el reconocimiento y conteo del pan en diferentes etapas de la producción y del movimiento del producto.
Resultado. Los contadores de vídeo CamContador funcionan con éxito, reconociendo y contando un millón de unidades de pan y productos de panadería cada día.
Situación
Las panaderías suelen experimentar faltantes de productos fabricados. La causa principal es el factor humano. Las pérdidas de producto no contabilizadas suelen provocar mermas internas que no son detectadas por los sistemas de seguridad estándar. Como resultado, las empresas sufren pérdidas inesperadas, consumen más materias primas y no pueden llevar un control preciso de la producción.
La forma más evidente de minimizar estas situaciones es instalar sistemas de videovigilancia. Sin embargo, esto no resuelve completamente el problema. Incluso si se instalan cámaras en todos los puntos posibles, no se garantiza una protección del 100 % frente a los faltantes.
La situación cambia cuando el sistema de videovigilancia se integra con el sistema de contabilidad. Si las cámaras se colocan en puntos clave de la producción, es posible contar los productos en cada uno de ellos. Y si se produce un faltante, se puede determinar cuándo ocurrió e identificar al responsable.
Las cámaras de vídeo suelen estar ya instaladas sobre los hornos y las cintas transportadoras. Solo queda enseñarles no solo a grabar, sino también a contar productos. Este es precisamente el tipo de solicitud que recibimos de fábricas de pan y panaderías.
Desafío
Instalar un contador de vídeo para supervisar la cantidad de productos fabricados. La grabación debe realizarse desde distintos ángulos y en diferentes etapas del proceso productivo. Puntos clave de filmación: entrada de la masa al horno, salida de los productos horneados y transporte de los productos de panadería en la cinta transportadora.
Solución
A diferencia del conteo de huevos o latas, el conteo de pan es más complejo. Las panaderías y fábricas de pan suelen producir no una, sino varias variedades de pan y productos de bollería. Se utilizan los mismos hornos, pero los productos que salen de ellos difieren en su aspecto.
Un conteo general de productos no siempre resuelve el problema del cliente. Una simple suma del pan producido por turno o por día no resulta suficientemente informativa. Normalmente, los clientes desean conocer la cantidad exacta producida de cada tipo de producto.
Las dificultades, sin embargo, no están en el conteo, sino en el reconocimiento de los productos de panadería.
Por ejemplo, 12 variedades de pan similares pasan por una misma línea de producción. Para identificarlas correctamente, se necesitan 100 fotografías con ejemplos de cada variedad y un largo periodo de entrenamiento del contador de vídeo. Incluso después de eso, resulta difícil reconocer productos con la misma forma y una precisión del 100 % si solo se diferencian por el color de la corteza.
A continuación, describimos otros matices que surgen al contar pan y cómo abordamos las dificultades en los proyectos.
Contador de pan con IA en una línea de producción de panadería
Los ejemplos de ángulos mostrados por el cliente antes del inicio del proyecto no eran adecuados para el conteo de pan. La cámara estaba situada demasiado lejos y había muchos elementos innecesarios en el encuadre.
A continuación, se giró la cámara para que la cinta transportadora encajara mejor en el encuadre. Este ángulo ya era adecuado. Posteriormente, utilizamos software para ampliar y recortar la imagen para el contador de vídeo.
Este fue el resultado final.
Las imágenes muestran que en ocasiones el pan se acumula en la cinta transportadora. Este problema es habitual en instalaciones de panificación. Un contador de vídeo no puede ver debajo de una barra de pan ni contar cuántos productos hay ocultos. Tampoco puede hacerlo una persona.
Para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de conteo de pan, el cliente instaló una barra sencilla sobre la cinta transportadora. Esta impide que el pan se desplace por un segundo nivel y lo deja caer sobre la cinta. Gracias a esta solución simple, no se forman acumulaciones en la zona de conteo y los productos se contabilizan sin errores.
Retos en el conteo de producción de pan
El cliente utiliza dos líneas de producción que difieren en sus principios de funcionamiento.
La primera línea transporta diversos productos: cruasanes, hojaldres, bollos y pan. Se instaló una cámara de vídeo en la parte superior. La tarea consistía en enseñar a la cámara a reconocer y contar los productos horneados.
Los productos se mueven de arriba hacia abajo en el encuadre. La plataforma sobre la que se colocan los productos de panadería se desplaza a bastante velocidad. El contador de vídeo CamContador debe reconocerlos y contarlos mientras son visibles en el encuadre.
En este proyecto se contabilizan tanto las piezas de masa cruda enviadas al horno como los productos terminados que salen del horno.
La segunda línea es una cinta transportadora tradicional. Los productos se colocan en ella tras el horneado y se trasladan al área de envasado.
El problema era que en esta línea se horneaban cuatro tipos de pan similares. Visualmente son casi indistinguibles: todos redondos y de color dorado. El contador de vídeo CamContador no podía determinar sus diferencias características. Sin embargo, el algoritmo no es el problema: ni siquiera una persona podría realizar esta tarea.
Entre los cuatro tipos de pan, solo uno podía reconocerse fácilmente. A diferencia de los demás, tenía semillas en la superficie. Los otros tres tipos eran indistinguibles entre sí.
Para resolver el problema, el cliente decidió recolocar la cámara y acercar el ángulo de grabación.
Ahora la cámara no grababa el horno, sino la cinta transportadora sobre la que caía el pan al salir del horno. Sin embargo, la idea no funcionó. El contador de vídeo seguía sin poder distinguir entre los tres tipos de pan similares.
Como resultado, agrupamos tres tipos de pan en uno solo. Ahora el contador de vídeo distingue entre dos tipos de productos: pan con semillas y pan estándar. El cliente aceptó esta solución.
Esta situación es un ejemplo claro de las limitaciones de nuestro contador de vídeo. Si los productos son indistinguibles entre sí, el algoritmo de reconocimiento visual no puede determinar su tipo. Este problema solo afecta al reconocimiento. El conteo de productos funcionará correctamente en cualquier caso.
Conteo de pan en cintas transportadoras mediante visión artificial
La empresa produce tres tipos de pan. Todos tienen la misma forma, pero difieren ligeramente en el color. El cliente quería contar el pan terminado sin reconocimiento.
Instalamos un contador de vídeo y configuramos el conteo. La cámara está situada cerca de la cinta transportadora y los productos son claramente visibles, por lo que el proyecto no presentó dificultades significativas.
Contador de pan basado en vídeo en la producción de panadería
El cliente utiliza dos líneas de producción. La tarea consistía en organizar el conteo del pan terminado a la salida de los hornos. Las cámaras ya estaban instaladas.
Primera línea. En nuestra práctica, este fue un caso único. El cliente no pudo montar un ordenador conforme a las recomendaciones técnicas. Por ello, desplegamos el contador de vídeo en un PC antiguo sin tarjeta gráfica.
El conteo sin tarjeta gráfica es una excepción. Fue posible debido a la velocidad extremadamente baja a la que el pan sale del horno. Los productos aparecen en el encuadre muy lentamente.
Reducimos el tamaño del fotograma a 290 × 90 píxeles, disminuimos los parámetros de la red neuronal y establecimos la frecuencia en 5 fotogramas por segundo. Este flujo no genera una carga elevada en el sistema y la potencia del procesador es suficiente para procesarlo.
Resultado: el contador de vídeo funciona con alta precisión incluso con esta configuración.
La segunda línea se encuentra en otro taller. El flujo de vídeo de su cámara se procesa en otro ordenador. Durante la configuración del contador de vídeo, nos encontramos con dificultades específicas de conteo.
En ocasiones, los empleados de la fábrica entraban en la zona de grabación. Bloqueaban los productos e interferían en la toma. En una ocasión, el algoritmo incluso confundió la cabeza de un empleado con pan y la contó junto con los productos terminados.
En ocasiones aparecía humo en el horno. Esto no es inusual en la producción, pero si el humo es demasiado denso, puede cubrir el pan e interferir en el conteo.
El sistema detecta este tipo de interferencias y las envía al cliente y a nuestro equipo para su verificación.
El contador de vídeo CamContador se sincroniza con el sistema de contabilidad. El cliente descarga informes sobre la cantidad de artículos contados en cualquier periodo de tiempo. Se puede configurar cualquier idioma para la salida de datos. A continuación se muestra un ejemplo de un informe diario en el idioma del cliente.
Reconocimiento y conteo con IA en una fábrica de pan
Para este proyecto, el cliente quería reconocer y contar seis tipos de pan. Los productos se diferencian por el envasado y el peso.
Gracias a los distintos envases, los productos se identifican y cuentan fácilmente. Aunque el pan tenga la misma forma, esto no es relevante. El reconocimiento se basa en el color del envase y el contador de vídeo funciona sin errores.
Contador de pan en cada etapa de la producción de panadería
En este proyecto, el cliente supervisó todo el ciclo de producción del pan. Las cámaras grabaron puntos clave del proceso: desde la salida de la masa de las divisoras hasta el envasado de los productos terminados.
En total había siete cámaras, y se instaló un contador de vídeo en cada una de ellas. No se requería reconocimiento de pan.
Gracias a que las cámaras registran cada etapa, el cliente puede realizar un conteo integral de los productos y controlar la cantidad de bienes fabricados.
Debido a un ángulo de grabación desfavorable, se produjeron errores de conteo en dos zonas. En estas áreas, la precisión del contador fue del 98 %, pero el cliente no tiene previsto recolocar las cámaras. Este nivel de precisión es suficiente para sus necesidades.
Todo el proceso tecnológico puede verse en las imágenes de las cámaras de vídeo que se muestran a continuación.
Contador industrial de pan para instalaciones de panadería
En este proyecto, el cliente quería entender dónde se producía el faltante. La tarea consistía en contar los productos terminados.
Configuramos un contador de pan en la cinta transportadora. La cámara se suspendió sobre la cinta y, desde este ángulo, era fácil contar los productos terminados.
Sin embargo, posteriormente se comprobó que ya era demasiado tarde para contar en ese punto. El pan desaparece antes de llegar a la cinta transportadora. Por lo tanto, es necesario encontrar ángulos de grabación y conteo en etapas más tempranas.
El cliente evaluó varias opciones y se decidió por la primera etapa del proceso. Eligieron el momento en que el panadero coloca las piezas de masa en los moldes. Esta es la primera etapa de la producción en la que intervienen personas. Antes de eso, todo el trabajo lo realizan las máquinas y no hay margen de error.
El cliente reinstaló la cámara y reiniciamos el conteo. Esta vez, ya no se contaba el pan, sino la masa.
Resultados
En la mayoría de los casos, los clientes instalan cámaras en tres puntos clave de control: la entrada de la masa al horno, la salida del pan del horno y la cinta transportadora para el traslado de productos. El contador de vídeo cuenta y reconoce con éxito las variedades de pan en cualquier etapa de la producción.
La precisión del conteo de pan es del 99,9 %.
El plazo de puesta en marcha sin especificar el tipo de pan es de 1 a 2 días. Si se requiere reconocimiento de productos, el proyecto tendrá una duración aproximada de un mes.
Equipo. CamContador suele asignar un ingeniero al proyecto. El cliente dispone de un especialista técnico que concede el acceso, configura las cámaras y resuelve los problemas técnicos en la planta de producción.
| Parámetro | Detalle |
|---|---|
| Capacidad diaria | Más de 1.000.000 de unidades |
| Precisión | 99,9 % |
| Requisitos de hardware | Cámaras IP estándar + PC (GPU recomendada) |
| Integración | Sincronización en tiempo real con ERP / software contable |
| Tipos de objetos | Masa cruda, pan horneado, productos envasados |
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