In diesem Testfall geht es darum, ein System zu erstellen, das eine Etikettenprüfung an einer Lebensmittelverpackung durchführt. Das System muss den Barcode lesen, bestätigen, dass das Verfallsdatum lesbar ist, bestätigen, dass alle Aufkleber auf der Verpackung vorhanden sind und dass alle Aufkleber an der richtigen Stelle sind und in die richtige Richtung zeigen. 

Dieser Artikel bietet eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Auswahl einer geeigneten Kamera, Objektiv, Beleuchtung und Software für Ihr Etiketteninspektionssystem.

Auswahl der Kamera für die Etiketteninspektion

Beim Auswählen einer industriellen Kamera ist es entscheidend, den richtigen Sensor für Ihre Applikation auszuwählen. Faktoren wie Auflösung, Pixelgröße, Lichtempfindlichkeit und spezielle Funktionen wie Binning sind wichtige Aspekte, die bei der Entscheidung, welchen Sensor man implementieren möchte, berücksichtigt werden sollten. Der erste Schritt besteht darin, die erforderliche Auflösung zu berechnen. Um diesen Wert zu berechnen, müssen wir das FOV (Sichtfeld) und die Systemauflösung kennen. In diesem Projekt zur Inspektion von Etiketten beträgt die Größe des Objekts 250 mm x 200 mm, aber das Objekt befindet sich nicht immer an derselben Stelle auf dem Förderband. Das Förderband hat eine Breite von 300 mm, daher betrachten wir dies als das horizontale Sichtfeld (Hfov). 

Die meisten Sensoren haben eine rechteckige Form. Dies ist bei der Bestimmung des vertikalen Sichtfelds (Vfov) zu berücksichtigen. Zur Berechnung des Vfov verwenden wir die folgende Formel. 

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

Jetzt, da wir festgelegt haben, was das FOV ist, können wir die Auflösung bestimmen, die für diese Etiketteninspektion Applikation erforderlich ist. 
Wir empfehlen immer, sich auf das kleinste Detail zu konzentrieren, das auf der Verpackung erkennbar ist. In diesem Fall ist es die Breite der dünnsten Linie des Barcodes, wir haben diese mit 0,5 mm gemessen.

Bei der Berechnung der Systemauflösung für eine Barcode-Lesung empfehlen wir, 2 Pixel pro mm des kleinsten Objekts zu berücksichtigen. 

Kleinstes Objekt/2Pixel=Systemauflösung 
0,5 mm/2 Pixel = 0,25 mm Systemauflösung 

Um die benötigte Auflösung zu berechnen, verwenden wir die folgende Formel: 

Horizontale Kameraauflösung = 300 mm (horizontales Sichtfeld) / 0,25 mm (Systemauflösung) = 1200 Pixel
Vertikale Kameraauflösung = 225 mm (vertikales Sichtfeld) / 0,25 mm (Systemauflösung) = 900 Pixel

Andere Faktoren, die die Wahl der Kamera beeinflussen werden, sind:
 

• Farbe oder Monochrom: Wenn Sie nicht unbedingt Farbe sehen möchten, empfehlen wir immer Monochrom. Dies liegt daran, dass Monochrom eine dreimal höhere Lichtempfindlichkeit und ein schärferes Bild bietet. 
• Kamera Schnittstelle, USB3 oder GigE: Für weitere Informationen siehe den folgenden Artikel: Welche Machine Vision Kamera soll ausgewählt werden?
• Global Shutter oder Rolling Shutter: Wenn sich das Objekt oder die Kamera während der Aufnahme bewegt, empfehlen wir die Wahl einer Global Shutter Kamera. 

In dieser Etiketteninspektions-Applikation hat der Kunde eine monochrome Kamera angefordert. Das Objekt wird sich auf einem Förderband bewegen, wenn das Bild aufgenommen wird, daher empfehlen wir einen global Shutter und der Abstand zwischen der Kamera und dem PC beträgt 7 m, daher empfehlen wir eine GigE-Schnittstelle.

Es gibt 2 Kameras in unserem Portfolio, die diesem Kriterium entsprechen: MER2-160-75GM-P oder MER2-134-90GM-P. Wir haben die Vergleichsfunktion verwendet, um die Spezifikationen jedes Modells zu vergleichen.

  

Nach einiger Überlegung haben wir die MER2-160-75GM-P Kamera empfohlen. Im Vergleich der Sensoren war der Sony IMX273 die bessere Wahl. Dieser Sensor hat ein geringeres Ausleserauschen, was für den Kunden wichtig war. Der Preis und die Verfügbarkeit waren ebenfalls ein entscheidender Faktor. Die MER2-160-75GM-P ist eine "VA-Imaging-Wahl", diese Kameras sind vorrätig und können in den meisten Fällen sofort versendet werden. Der Kunde plant, diese Kamera in mehreren Maschinen zu implementieren; er möchte nicht zu viel Kapital in die Lagerhaltung von Kameras investieren. Die Tatsache, dass wir die Kameras mit Expressversand liefern können, war sehr wichtig. Wenn Sie mehr über unsere Handhabungsoptionen erfahren möchten, besuchen Sie FAQ VA Imaging. 

Auswahl eines geeigneten Objektiv für IMX273

Wir empfehlen die Verwendung von Festbrennweiten, da diese Linsen speziell dafür entwickelt wurden, den harten Bedingungen industrieller Umgebungen standzuhalten. Bei dieser Applikation zur Etiketteninspektion war der Kunde besorgt, dass es möglicherweise eine leichte Vibration an der Stelle geben könnte, wo das Objektiv und die Kamera platziert werden, dies ist jedoch kein Problem, da unsere C-mount Linsen so konzipiert und getestet sind, dass sie unter solchen Bedingungen funktionieren. Die Linsen sind außerdem mit einer Schraube ausgestattet, um die Blende und den Fokus zu fixieren. 

Der Kunde hatte den genauen Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt noch nicht definiert, der Bereich des Arbeitsabstands liegt bei 500 mm - 1200 mm. Der Kunde wünschte sich, dass die Objektiv keine Verzerrung aufweist und dass die Auflösung der Objektiv hoch genug ist, um die Linien des Barcodes in den Ecken des FOV zu lesen. Dies liegt daran, dass das Produkt nicht immer im Zentrum des FOV liegt. Als allgemeine Regel und wenn die Einrichtung der Applikation es zulässt, bevorzugen wir einen WD, der das 2-fache des Hfov beträgt. Daher wird für diese Etiketteninspektions-Applikation ein längerer WD bevorzugt.

Mit dem Objektiv Rechner haben wir die Optionen für die Brennweite berechnet:
Wir begannen damit, die Sensorgröße der Kamera und den maximalen WD von 1200 mm sowie einen Hfov von 310 mm auszufüllen. Ein Hfov von 310 mm wird verwendet, da es immer gut ist, ein wenig zusätzlichen Platz zu lassen; Sie können erweiterte Optionen im Rechner verwenden, um einen genaueren Wert zu erhalten. Der Rechner empfahl eine Brennweite von 16 mm, also reduzierten wir den WD auf 1005 mm, was mit der berechneten Brennweite des Objektiv übereinstimmte. Durch das Ausfüllen der erweiterten Option mit der spezifischen Auflösung und der angegebenen Pixelgröße der Kamera würde das FOV 307 mm x 230 mm betragen, was den Kriterien entspricht. 

   

Wir haben 2 Optionen von 16mm C-mount-Objektiven in unserem Portfolio: 
 

LCM-5MP-16MM-F2.0-1.8-ND1	LCM-5MP-16MM-F1.4-1.5-ND1
Weniger lichtempfindlich	2 x lichtempfindlicher
Verzerrung <0,1 %	Verzerrung <0,1 %
Auflösungsvermögen Mitte 160 und Ecke 125 lp/mm	Auflösungsvermögen Center 160 Corner & 100 lp/mm

Beim Vergleich dieser Linsen lagen die Unterschiede in der Blendenzahl (je niedriger die Blendenzahl, desto lichtempfindlicher ist die Objektiv), der Verzerrung und wir haben auch das Objektiv-Auflösungsdiagramm auf der Download-Seite für die Objektiv-Auflösungswerte (lp/mm) herangezogen, um die Auflösungsfähigkeit der Objektiv zu vergleichen, insbesondere in den Ecken. 

Wir haben uns dann entschieden, das LCM-5MP-16MM-F2.0-1.8-ND1 Objektiv zu verwenden, nicht nur wegen des Preisvorteils, sondern auch weil die lp/mm-Werte in der Ecke höher sind.

Beleuchtung und Filter zur Etiketteninspektion

Der Kunde plante, 2 Bar lights auf beiden Seiten der Kamera für sein Etiketteninspektions-vision-System zu platzieren. Die Verpackung hat eine leichte Reflexion, die das Lesen der Informationen auf der Verpackung erschweren kann. Wir empfehlen die Verwendung einer Technik namens Kreuzpolarisation, indem ein Polarisationsfilter an das Objektiv und die Beleuchtung hinzugefügt wird. Dabei ist zu beachten, dass diese Technik das Licht um 20 % reduziert. Sie können mehr über diese Technik in diesem Artikel lesen: Polarisation in Ihrer Machine Vision Applikation. 

Wir empfehlen, ein Polarisationsblatt vor der Beleuchtung zu verwenden, nicht direkt auf der Beleuchtung, da die Beleuchtung zu viel Wärme abgibt. Für den Objektiv Filter empfehlen wir den Polarisationsfilter | Linear | M25.5, der speziell für dieses Objektiv geeignet ist. 

Bildverarbeitungssoftware zur Etiketteninspektion

Um dieses System vollständig betriebsbereit zu machen, wird das Bild über unser Software Development Kit (SDK) erfasst. Sie müssen auch die Parameter der Kamera wie Weißabgleich, Verstärkung und Belichtungszeit einstellen. Lesen Sie mehr über diese Einstellungen Schnellstart, 5 Schritte zur einfachen Installation einer Machine Vision Kamera und zum Erfassen eines Bildes. Unser SDK ist kostenlos auf unserer Download-Seite verfügbar, es gibt mehrere Optionen zum Herunterladen. Dies hängt alles davon ab, welches Betriebssystem Sie für Ihre spezifischen Applikationen verwenden werden. 
Sobald das Bild erfasst ist, benötigen Sie eine Bildbearbeitungssoftware, um das Bild zu inspizieren und zu bewerten. Es gibt eine Reihe von Drittanbieter-Softwarepaketen, aus denen Sie wählen können; wir empfehlen Zebra Aurora Vision (früher bekannt als Adaptive Vision). Der Kunde konnte die Software an seinem Etiketteninspektionssystem testen, indem er das Testsoftwarepaket herunterlud; er war angenehm überrascht, wie einfach die Software zu navigieren ist. 

Wir boten an, ein Demoprogramm zu erstellen, und forderten den Kunden auf, dann einen Ordner mit 10 Bildern des Pakets, die in Ordnung waren, und einen Ordner mit 15 Bildern mit Fehlern und für jeden Fehler eine Beschreibung des Fehlers bereitzustellen. Zum Beispiel ein nicht korrekt aufgedrucktes Verfallsdatum oder ein fehlender Zertifizierungsaufkleber auf der Verpackung. Nachdem wir die Bilder erhalten hatten, wurde ein Demoprogramm erstellt und der Kunde konnte weitere Tests durchführen. 

Die folgenden Werkzeuge wurden für diese Etiketteninspektionsanwendung verwendet: Programmierbeispiele - Aurora Vision

• Anwesenheitskontrolle
• OCR-Lesen 
• Barcode-Scannen/Identifizierung
• Positionserkennung 

Der Kunde war zufrieden und erhielt sein Softwarepaket, das bereit zur Nutzung war und ihm die Möglichkeit gab, eigene Anpassungen am Programm vorzunehmen. Wenn Sie Unterstützung bezüglich Zebra Aurora Support wünschen, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. 

Fragen zum Etiketteninspektions-vision-System?

Etiketteninspektionssysteme können in vielen verschiedenen Branchen nützlich sein, einschließlich der Lebensmittelindustrie, dem Einzelhandel oder der Fertigung, um nur einige zu nennen. Nach einer anfänglichen Investition kann es Ihnen Zeit sparen und sicherstellen, dass Ihre Kunden mit dem Produkt, das Sie anbieten, voll zufrieden sind. Wenn Sie Fragen zu Ihrem Etiketteninspektions-visionsystem Projekt haben, kontaktieren Sie uns über das untenstehende Formular: