Machine Vision zur Etiketteninspektion
Was prüft ein Etiketteninspektionssystem?
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Erkennen Sie Verpackungen, auf denen kein Etikett oder Aufkleber angebracht wurde, bevor sie die Produktionslinie verlassen.
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Identifizieren Sie Produkte mit falscher Kennzeichnung, falschem Design oder fehlerhaften Produktinformationen.
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Prüfen Sie, ob Etiketten auf jeder Verpackung gerade und in der richtigen Ausrichtung angebracht sind.
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Überprüfen Sie, ob Barcodes und 2D-Codes vorhanden, lesbar und für die Rückverfolgbarkeit korrekt gedruckt sind.
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Lesen und überprüfen Sie gedruckte Texte wie Verfallsdaten, Chargennummern und Batch-Codes.
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Erkennen Sie unscharfen, unvollständigen, kontrastarmen oder beschädigten Druck, der die Lesbarkeit beeinträchtigen könnte.
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Bestätigen Sie, dass jedes Etikett an der richtigen Position angebracht und innerhalb der definierten Toleranzen ausgerichtet ist.
In diesem Testfall geht es darum, ein System zu entwickeln, das eine Etikettenkontrolle auf 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 sich alle Aufkleber an der richtigen Stelle befinden und in die richtige Richtung zeigen.
Dieser Artikel enthält eine schrittweise Anleitung zur Auswahl einer geeigneten Kamera, eines Objektivs, einer Beleuchtung und einer Software für Ihr Etikettenkontrollsystem.
Beste Kamera für Etiketteninspektionssysteme
Bei der Auswahl einer Industriekamera ist es entscheidend, den richtigen Sensor für Ihre Anwendung zu wählen. Faktoren wie Auflösung, Pixelgröße, Lichtempfindlichkeit und besondere Merkmale wie Binning sind wichtige Faktoren, die bei der Entscheidung für einen Sensor zu berücksichtigen sind. Der erste Schritt besteht darin, die benötigte Auflösung zu berechnen. Um diesen Wert zu berechnen, müssen wir das FOV (Sichtfeld) und die Systemauflösung kennen. In diesem Projekt eines Etikettenprüfsystems ist das Objekt selbst 250 mm x 200 mm groß, aber das Objekt befindet sich nicht immer an der gleichen Stelle auf dem Förderband. Das Förderband hat eine Breite von 300 mm, so dass wir dies als das horizontale Sichtfeld (Hfov) betrachten.
Die meisten Sensoren haben eine rechteckige Form, was bei der Bestimmung des vertikalen Sichtfelds (Vfov) zu berücksichtigen ist. Zur Berechnung des Vfov verwenden wir die folgende Formel.
(Hfov/4)*3=Vfov
(300mm/4)*3=225mm Vfov
Nachdem wir nun festgestellt haben, wie groß das Sichtfeld ist, können wir die Auflösung bestimmen, die für diese Anwendung der Etikettenkontrolle erforderlich ist.
Wir empfehlen immer, sich auf das kleinste Detail zu konzentrieren, das auf der Verpackung erkannt werden soll. In diesem Fall ist es die Breite der dünnsten Linie des Barcodes, die wir mit 0,5 mm gemessen haben.
Bei der Berechnung der Systemauflösung für eine Barcode-Lesung empfehlen wir, 2 Pixel pro mm des kleinsten Objekts zu verwenden.
Kleinstes Objekt/2Pixel=Systemauflösung
0,5mm/2Pixel=0,25mm Systemauflösung
Um die benötigte Auflösung zu berechnen, verwenden wir die folgende Formel:
Horizontale Kameraauflösung = 300 mm (horizontales FOV) / 0,25mm (Systemauflösung) = 1200pixels
Vertikale Kameraauflösung = 225 mm (vertikales FOV) / 0,25mm (Systemauflösung) = 900pixels
Weitere Faktoren beeinflussen die Auswahl der Kamera
Weitere Faktoren, die die Auswahl der Kamera beeinflussen, sind:
- Farbe oder Monochrom: Wenn Sie nicht speziell Farbe sehen müssen, empfehlen wir immer Monochrom. Das liegt daran, dass Monochrom eine 3 x höhere Lichtempfindlichkeit und ein schärferes Bild bietet.
- Kamera-Schnittstelle, USB3-Kamera oder GigE-Kamera: Weitere Informationen finden Sie im folgenden Artikel: Welche Machine Vision Kamera auswählen?
- Global Shutter oder Rolling Shutter: Wenn sich ein Objekt oder die Kamera während der Bildaufnahme bewegt, empfehlen wir die Auswahl einer Kamera mit Global Shutter.
In dieser Anwendung zur Etiketteninspektion wünschte der Kunde eine monochrome Kamera. Das Objekt bewegt sich bei der Bildaufnahme auf einem Förderband. Daher empfehlen wir einen Global Shutter. Da der Abstand zwischen der Kamera und dem PC 7m beträgt, empfehlen wir zudem eine GigE-Schnittstelle. In unserem Portfolio gibt es 2 Kameras, die diesen Kriterien entsprechen: MER2-160-75GM-P oder MER2-134-90GM.Wir haben die Vergleichsfunktion verwendet, um die Spezifikationen der einzelnen Modelle zu vergleichen.
Nach eingehender Prüfung empfahlen wir die Kamera MER2-160-75GM-P. Beim Vergleich der Sensoren erwies sich der Sony IMX273 als besser geeignet. Dieser Sensor weist ein geringeres Ausleserauschen auf, was für den Kunden wichtig war. Preis und Verfügbarkeit waren ebenfalls Einflussfaktoren. Die MER2-160-75GM-P ist eine „VA-Imaging choice“, diese Kameras sind vorrätig und können in den meisten Fällen sofort versendet werden. Der Kunde plant, diese Kamera in mehreren Maschinen einzusetzen; er möchte nicht zu viel Kapital in die Lagerhaltung von Kameras investieren. Die Tatsache, dass wir die Kameras per Expressversand liefern können, war sehr wichtig. Wenn Sie mehr über unsere Versandoptionen erfahren möchten, besuchen Sie FAQ VA Imaging.
Auswahl des richtigen Objektivs für die Etiketteninspektion
Wir empfehlen die Verwendung von Objektiven mit fester Brennweite. Diese Objektive sind speziell für die rauen Bedingungen in industriellen Umgebungen ausgelegt. Bei dieser Anwendung zur Etikettenkontrolle hatte der Kunde Bedenken, dass es an der Stelle, an der das Objektiv und die Kamera platziert werden, zu leichten Vibrationen kommen könnte. Dies ist kein Problem, da unsere C-Mount-Objektive so konstruiert und getestet sind, dass sie unter solchen Bedingungen funktionieren. Die Objektive 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 festgelegt, der Arbeitsabstand beträgt 500 mm bis 1200 mm. Der Kunde verlangte, dass das Objektiv keine Verzerrungen aufweist und dass das Auflösungsvermögen des Objektivs hoch genug ist, um die Linien des Strichcodes in den Ecken des Sichtfeldes zu lesen. Der Grund dafür ist, dass das Produkt nicht immer in der Mitte des Sichtfeldes liegt. In der Regel und wenn es der Aufbau der Anwendung erlaubt, bevorzugen wir einen WD, der 2 x das Hfov beträgt. Daher wird für diese Anwendung der Etikettenkontrolle ein längerer WD bevorzugt.
Mit Hilfe des Objektivrechners haben wir die Brennweitenoptionen berechnet:
Wir begannen mit der Eingabe der Sensorgröße der Kamera und dem maximalen WD von 1200mm und einem Hfov von 310mm. Der Hfov-Wert von 310 mm wird verwendet, weil es immer gut ist, etwas mehr Spielraum zu lassen. Sie können die erweiterten Optionen des Rechners 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 Objektivs übereinstimmte. Wenn Sie die erweiterte Option mit der spezifischen Auflösung und Pixelgröße der Kamera ausfüllen, ergibt sich ein FOV von 307 mm x 230 mm, was den Kriterien entspricht.
Objektiv-Rechner
Wir haben 2 Optionen von 16mm C-mount Objektiven in unserem Portfolio, wie auf dem Bild rechts zu sehen.
Beim Vergleich dieser Objektive lagen die Unterschiede in der f-Zahl, (je niedriger die f-Zahl, desto höher ist die Lichtempfindlichkeit des Objektivs), der Verzeichnung und wir haben außerdem die Objektiv-Auflösungstabelle auf der Download-Seite für die Objektiv-Auflösung (lp/mm)-Werte herangezogen, um das Auflösungsvermögen des Objektivs, insbesondere in der Ecke, zu vergleichen.
Wir entschieden uns dann für das VA-LCM-5MP-16MM-F2.0-018 Objektiv, nicht nur wegen des Preisvorteils, sondern auch weil der lp/mm-Wert in der Ecke höher ist.
Beleuchtung und Filter für Etikettenkontrolle
Der Kunde plante, 2 Balkenleuchten auf beiden Seiten der Kamera für sein Vision-System zur Etiketteninspektion zu platzieren. Die Verpackung weist eine leichte Reflexion auf, wodurch das Lesen der Informationen auf der Verpackung erschwert werden kann. Wir empfehlen die Verwendung einer Technik namens Kreuzpolarisation durch Hinzufügen eines Polarisationsfilters zum Objektiv und zur Beleuchtung. Beachten Sie, dass diese Technik das Licht um 20% reduziert. Mehr über diese Technik erfahren Sie in diesem Artikel: Polarisation in Ihrer Machine Vision Anwendung.
Wir empfehlen, eine Polarisationsfolie VA-LFT-LPOL-300x200 vor der Beleuchtung zu verwenden, nicht direkt auf der Beleuchtung, da die Beleuchtung zu viel Wärme abgibt. Für den Objektivfilter empfehlen wir den Polarisationsfilter VA-LFT-LPOL-M25.5, der speziell zu diesem Objektiv passt.
Software für OCR, Barcode-Lesen und Etikettenprüfung
Um dieses System vollständig in Betrieb zu nehmen, wird das Bild über unser Software Development Kit (SDK) erfasst. Sie müssen außerdem die Parameter der Kamera wie Weißabgleich, Verstärkung und Belichtungszeit einstellen. Lesen Sie mehr über diese Bildeinstellungen. Unser SDK ist auf unserer Download-Seite kostenlos verfügbar; es gibt mehrere Download-Optionen. Dies hängt davon ab, welches Betriebssystem Sie für Ihre spezifischen Anwendungen verwenden.
Sobald das Bild erfasst wurde, benötigen Sie Bildverarbeitungssoftware, um das Bild zu prüfen und auszuwerten. Es gibt eine Reihe von Softwarepaketen von Drittanbietern, aus denen Sie wählen können; wir empfehlen Zebra Aurora Vision (früher bekannt als Adaptive Vision). Der Kunde konnte die Software auf seinem Etiketteninspektionssystem testen, indem er das Testsoftwarepaket herunterlud, und war angenehm überrascht, wie einfach die Software zu bedienen ist.
Wir boten an, ein Demoprogramm zu erstellen, und baten den Kunden, einen Ordner mit 10 Bildern von fehlerfreien Verpackungen sowie einen Ordner mit 15 Bildern mit Fehlern und für jeden Fehler eine Fehlerbeschreibung bereitzustellen. Zum Beispiel ein Verfallsdatum, das nicht korrekt gedruckt wurde, oder ein Zertifizierungsaufkleber, der auf der Verpackung fehlte. Nachdem wir die Bilder erhalten hatten, wurde ein Demoprogramm erstellt, und der Kunde konnte weitere Tests durchführen.
Für diese Etiketteninspektionsanwendung wurden die folgenden Tools verwendet: Programmbeispiele - Aurora Vision
- Präsenzprüfung
- OCR-Lesen
- Barcode-Scannen/Identifizierung
- Positionserkennung
Der Kunde war zufrieden und erhielt sein einsatzbereites Softwarepaket mit der Möglichkeit, eigene Anpassungen am Programm vorzunehmen. Wenn Sie Support zu Zebra Aurora Vision wünschen, können Sie uns gerne kontaktieren.
Fragen zu Etikettenkontrollsystemen?
Etikettenkontrollsysteme können in vielen verschiedenen Branchen nützlich sein, z. B. in der Lebensmittelindustrie, im Einzelhandel oder in der Fertigung. Nach einer anfänglichen Investition können Sie damit Zeit sparen und sicherstellen, dass Ihre Kunden mit dem von Ihnen gelieferten Produkt voll zufrieden sind. Wenn Sie Fragen zu Ihrem Projekt für ein Bildverarbeitungssystem zur Etikettenkontrolle haben, kontaktieren Sie uns über das unten stehende Formular: