Machine Vision-system til etiketteinspektion på emballagelinjer

Et Machine Vision-etiketinspektionssystem hjælper producenter med at verificere, at hvert produkt er korrekt mærket, før det forlader emballeringslinjen. Det kan kontrollere etikettens tilstedeværelse, etiketposition, stregkodens læsbarhed, OCR/OCV-tekst, udløbsdatoer, batchkoder og printkvalitet for at reducere spild, undgå kundeklager og forhindre mærkningsfejl.  I dette eksempel ser vi på et etiketinspektionssystem til emballeringslinjer, der inspicerer fødevareprodukter på et transportbånd. Målet er at læse stregkoden, verificere, at udløbsdatoen er læselig, bekræfte, at alle etiketter og klistermærker er til stede, og registrere etiketter, der mangler, er forkert placeret eller roteret forkert.  Denne vejledning forklarer, hvordan du vælger det rigtige industrielle kamera, objektiv, belysning, filtre og billedbehandlingssoftware til en Machine Vision-applikation til etiketinspektion.

Machine Vision-system til etiketteinspektion på emballagelinjer

Hvad kontrollerer et etiketteinspektionssystem?

  • Registrer pakker, der ikke har fået påsat en etiket eller et klistermærke, før de forlader produktionslinjen.

  • Identificer produkter med forkert mærkning, forkert design eller ukorrekte produktoplysninger.

  • Kontrollér, om etiketter er påsat lige og i den korrekte orientering på hver pakke.

  • Kontrollér, at stregkoder og 2D-koder er til stede, læsbare og korrekt trykt for sporbarhed.

  • Læs og verificer trykt tekst såsom udløbsdatoer, lotnumre og batchkoder.

  • Registrer sløret, ufuldstændigt, lavkontrast eller beskadiget tryk, der kan påvirke læsbarheden.

  • Bekræft, at hver etiket er placeret i den korrekte position og justeret inden for de definerede tolerancer.

Denne testcase omfatter oprettelsen af et system, der skal udføre etiketteinspektion på en pakke med fødevarer. Systemet skal kunne læse stregkoden, bekræfte at udløbsdatoen er læselig, bekræfte at alle mærkater er til stede på pakken, og at alle mærkater er placeret korrekt og vender i den rigtige retning. 

Denne artikel giver trinvis vejledning i valg af et passende kamera, objektiv, belysning og software til dit etiketteinspektionssystem.

Bedste Kamera til etiketinspektionssystemer

Når du vælger et industrielt kamera, er det afgørende at vælge den rette sensor til din applikation. Faktorer såsom opløsning, pixelstørrelse, lysfølsomhed og særlige funktioner såsom binning er vigtige faktorer at overveje, når man beslutter, hvilken sensor der skal implementeres. Det første trin er at beregne den nødvendige opløsning. For at beregne denne værdi skal vi kende FOV (synsfelt) og systemopløsningen. I dette projekt med et etiketinspektionssystem er selve objektet 250mm x 200mm, men objektet er ikke altid placeret samme sted på transportbåndet. Transportbåndet har en bredde på 300mm, så vi betragter dette som det horisontale synsfelt (Hfov). 

De fleste sensorer er rektangulære, hvilket er vigtigt at tage højde for ved bestemmelse af det vertikale synsfelt (Vfov). For at beregne Vfov anvender vi følgende formel:

(Hfov/4) *3=Vfov

(300mm/4) *3=225mm Vfov


Nu hvor vi har fastlagt FOV, kan vi bestemme den opløsning, der kræves til denne applikation til etiketinspektion. 

Vi anbefaler altid at fokusere på den mindste detalje, der skal genkendes på emballagen. I dette tilfælde er det bredden på den tyndeste streg i stregkoden, som vi målte til 0.5mm.

Ved beregning af systemopløsningen til stregkodelæsning anbefaler vi at afsætte 2 pixels pr. mm af det mindste objekt. 

Mindste objekt/2pixels=Systemopløsning 

0.5mm/2pixels=0.25mm Systemopløsning 


For at beregne den nødvendige opløsning anvender vi følgende formel: 

Horisontal kameraopløsning = 300 mm (horisontalt FOV) / 0.25mm (systemopløsning) = 1200pixels

Vertikal kameraopløsning = 225 mm (vertikalt FOV) / 0.25mm (systemopløsning) = 900pixels

Machine vision camera

Andre faktorer påvirker valget af kamera

Andre faktorer, der vil påvirke valget af kamera, er: 

  • Farve eller monokrom: Hvis du ikke specifikt har behov for at se farver, anbefaler vi altid monokrom. Dette skyldes, at monokrom tilbyder 3 x højere lysfølsomhed og et skarpere billede. 
  • Kamerainterface, USB3-kamera eller GigE-kamera: For yderligere information henvises til følgende artikel: Hvilket Machine Vision-kamera skal vælges?
  • Global shutter eller Rolling shutter: Hvis der er et objekt eller et kamera, som bevæger sig under billedoptagelsen, anbefaler vi at vælge et Global shutter-kamera. 

I denne applikation til etiketinspektion ønskede kunden et monokromt kamera. Objektet vil bevæge sig på et transportbånd, når billedet tages, så vi anbefaler en global shutter, og da afstanden mellem kameraet og pc'en er 7 m, anbefaler vi et GigE-interface. Der er 2 kameraer i vores portefølje, der opfylder disse kriterier: MER2-160-75GM-P eller MER2-134-90GM.Vi brugte sammenligningsfunktionen til at sammenligne specifikationerne for hver model.

Efter nøje overvejelse anbefalede vi MER2-160-75GM-P-kameraet. Ved sammenligning af sensorerne var Sony IMX273 et bedre match. Denne sensor har lavere læsestøj, hvilket var vigtigt for kunden. Prisen og tilgængeligheden var også afgørende faktorer. MER2-160-75GM-P er et “VA-Imaging choice”, disse kameraer lagerføres og kan i de fleste tilfælde sendes med det samme. Kunden planlægger at implementere dette kamera i flere maskiner og ønsker ikke at investere for meget kapital i at have kameraer på lager. Det var meget vigtigt, at vi kan levere kameraerne med ekspreslevering. Hvis du vil vide mere om vores håndteringsmuligheder, kan du besøge FAQ VA Imaging

Valg af det rette objektiv til etiketinspektion

Vi anbefaler at arbejde med objektiver med fast brændvidde, da disse objektiver er specifikt designet til at modstå de barske forhold i industrielle miljøer. Til denne applikation til etiketinspektion var kunden bekymret for, at der kunne forekomme en mindre vibration dér, hvor objektivet og kameraet skal placeres. Dette er ikke et problem, da vores C-mount objektiver er designet og testet til at fungere under sådanne forhold. Objektiverne er også udstyret med en skrue til at låse blænden og fokus på plads. 

Kunden havde endnu ikke defineret den nøjagtige afstand mellem kameraet og objektet; arbejdsafstanden ligger i intervallet 500 mm-1200 mm. Kunden ønskede, at objektivet ikke har nogen forvrængning, og at objektivets opløsningsevne er høj nok til at aflæse stregkodens linjer i hjørnerne af FOV. Dette skyldes, at produktet ikke altid ligger i midten af FOV. Som en generel regel, og hvis applikationens opsætning tillader det, foretrækker vi en WD, der er 2 x Hfov. Derfor foretrækkes en længere WD til denne applikation til etiketinspektion.

Ved hjælp af Objektivberegneren beregnede vi mulighederne for brændvidde: Vi startede med at indtaste kameraets sensorstørrelse, den maksimale WD på 1200 mm og en Hfov på 310 mm. Hfov på 310 mm anvendes, fordi det altid er godt at efterlade lidt ekstra plads; du kan bruge avancerede indstillinger i beregneren for at få en mere nøjagtig værdi. Beregneren anbefalede en brændvidde på 16 mm, så vi reducerede WD til 1005 mm, hvilket svarede til objektivets beregnede brændvidde. Ved at udfylde den avancerede indstilling med den angivne specifikke opløsning og pixelstørrelse for kameraet ville FOV være 307 mm x 230 mm, hvilket opfylder kriterierne. 

Machine Vision Lenses

Objektivberegner

Lens calculator inspection vision system

Vi har 2 muligheder for 16 mm C-mount-objektiver i vores portefølje, som vist på billedet til højre.

Ved sammenligning af disse objektiver lå forskellene i f-tallet (jo lavere f-tal, desto større lysfølsomhed tilbyder objektivet), forvrængningen, og vi henviste også til objektivets opløsningsdiagram på downloadsiden for objektivets opløsningsværdier (lp/mm) for at sammenligne objektivets opløsningsevne, især i hjørnet. 

Vi besluttede derefter at bruge VA-LCM-5MP-16MM-F2.0-018 objektivet, ikke kun på grund af prisfordelen, men også fordi lp/mm-aflæsningen var højere i hjørnet.

Different lens options

Belysning og filtre til etiketinspektion

Kunden planlagde at placere 2 Barlys på hver side af kameraet til sit vision-system til etiketteinspektion. Emballagen har en let refleksion, hvilket kan gøre det vanskeligt at læse oplysningerne på pakken. Vi anbefaler at anvende en teknik kaldet krydspolarisering ved at tilføje et polariseringsfilter til objektivet og belysningen. Bemærk, at denne teknik reducerer lyset med 20 %. Du kan læse mere om denne teknik i denne artikel: Polarisering i din Machine Vision-applikation.

Vi anbefaler at anvende et polariseringsark VA-LFT-LPOL-300x200 foran belysningen, ikke direkte på belysningen, da belysningen afgiver for meget varme. Til objektivfilteret anbefaler vi polariseringsfilteret VA-LFT-LPOL-M25.5, som passer specifikt til dette objektiv.

Machine vision bar light

Software til OCR, stregkodelæsning og etiketverifikation

For at gøre dette system fuldt operationelt indhentes billedet via vores softwareudviklingssæt (SDK). Du skal også indstille kameraets parametre såsom hvidbalance, gain og eksponeringstid. Læs mere om disse billedindstillinger. Vores SDK er frit tilgængeligt på vores downloadside, og der er flere downloadmuligheder. Dette afhænger af, hvilket operativsystem du vil bruge til dine specifikke applikationer. 

Når billedet er indhentet, har du brug for billedbehandlingssoftware til at inspicere og evaluere billedet. Der findes en række tredjepartssoftwarepakker, som du kan vælge imellem, og vi anbefaler Zebra Aurora Vision (tidligere kendt som Adaptive Vision). Kunden kunne teste softwaren på sit etiketinspektionssystem ved at downloade prøvesoftwarepakken, og han blev positivt overrasket over, hvor let softwaren er at navigere i. 

Vi tilbød at oprette et demoprogram og anmodede om, at kunden derefter leverede en mappe med 10 billeder af emballagen, som var korrekte, samt en mappe med 15 billeder, der indeholdt fejl, og en beskrivelse af hver fejl. For eksempel en udløbsdato, der ikke var trykt korrekt, eller et certificeringsmærkat, der manglede på emballagen. Da vi modtog billederne, blev der oprettet et demoprogram, og kunden kunne foretage yderligere test. 

Følgende værktøjer blev anvendt til denne applikation til etiketinspektion: Programeksempler - Aurora Vision

  • Tilstedeværelseskontrol
  • OCR-aflæsning 
  • Stregkodescanning/identifikation
  • Positionsdetektering 


Kunden var tilfreds og modtog sin softwarepakke klar til brug med mulighed for at foretage egne justeringer af programmet. Hvis du ønsker support vedrørende Zebra Aurora vision, er du velkommen til at kontakte os.

Zebra Aurora Vision Image Processing Software

Spørgsmål om vision-system til etiketinspektion?

Et labelinspektionssystem kan være nyttigt i mange forskellige industrier, herunder fødevareindustrien, detailhandel eller produktion, for blot at nævne nogle få. Efter en indledende investering kan det spare dig tid og sikre, at dine kunder er fuldt tilfredse med det produkt, du leverer. Hvis du har spørgsmål vedrørende dit labelinspektions-visionsystem-projekt, kan du kontakte os via formularen nedenfor.

Spørgsmål? Spørg os!