Visión Artificial para la inspección de etiquetas
El embalaje es un aspecto importante de la producción; aún más importante es la información que se presenta en el embalaje. Implementar un sistema de visión para inspección de etiquetas en su línea de producción garantizará que todos los paquetes sean completamente inspeccionados antes de ser entregados a su cliente. Esto reducirá el desperdicio, limitará o incluso eliminará el error humano y asegurará que la información vital, como las fechas de caducidad, no solo esté presente, sino que también sea legible en cada pieza de producto que se envía a su cliente.
¿Qué verifica un sistema de inspección de etiquetas?
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Detecte paquetes que no tengan etiqueta ni adhesivo antes de que salgan de la línea de producción.
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Identifique productos con la etiqueta incorrecta, el diseño incorrecto o información de producto incorrecta.
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Compruebe si las etiquetas están aplicadas rectas y con la orientación correcta en cada paquete.
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Verifique que los códigos de barras y los códigos 2D estén presentes, sean legibles y estén impresos correctamente para garantizar la trazabilidad.
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Lea y verifique textos impresos como fechas de caducidad, números de lote y códigos de lote.
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Detecte impresiones borrosas, incompletas, de bajo contraste o dañadas que podrían afectar la legibilidad.
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Confirme que cada etiqueta esté colocada en la posición correcta y alineada dentro de las tolerancias definidas.
Este caso de prueba implica crear un sistema que realizará una inspección de etiquetas en un paquete de productos alimenticios. Se requiere que el sistema lea el código de barras, confirme que la fecha de caducidad sea legible, confirme que todas las etiquetas estén presentes en el paquete y que todas las etiquetas estén en el lugar correcto y orientadas en la dirección adecuada.
Este artículo proporcionará una guía paso a paso para seleccionar una cámara, objetivo, iluminación y software adecuados para su sistema de inspección de etiquetas.
La mejor Cámara para sistemas de inspección de etiquetas
Al seleccionar una cámara industrial, es fundamental elegir el sensor adecuado para su aplicación. Factores como la resolución, el tamaño de los píxeles, la sensibilidad a la luz y características especiales como el binning son aspectos importantes a considerar al decidir qué sensor implementar. El primer paso es calcular la resolución requerida. Para calcular este valor, necesitamos conocer el FOV (campo de visión) y la resolución del sistema. En este proyecto de sistema de inspección de etiquetas, el objeto en sí mide 250 mm x 200 mm, pero el objeto no siempre está posicionado en el mismo lugar en la cinta transportadora. La cinta transportadora tiene un ancho de 300 mm, por lo que consideraremos esto como el campo de visión horizontal (Hfov).
La mayoría de los sensores tienen forma rectangular, esto es importante tenerlo en cuenta al determinar el campo de visión vertical (Vfov). Para calcular el Vfov utilizamos la siguiente fórmula:
(Hfov/4) *3 = Vfov
(300 mm/4) *3 = 225 mm Vfov
Ahora que hemos establecido cuál es el FOV, podemos determinar la resolución requerida para esta aplicación de inspección de etiquetas.
Siempre recomendamos centrarse en el detalle más pequeño que se reconocerá en el paquete. En este caso es el ancho de la línea más fina del código de barras, que hemos medido en 0,5 mm.
Al calcular la resolución del sistema para la lectura de códigos de barras, recomendamos dedicar 2 píxeles por mm del objeto más pequeño.
Objeto más pequeño/2 píxeles = Resolución del sistema
0,5 mm/2 píxeles = 0,25 mm Resolución del sistema
Para calcular la resolución necesaria utilizamos la siguiente fórmula:
Resolución horizontal de la cámara = 300 mm (FOV horizontal) / 0,25 mm (resolución del sistema) = 1200 píxeles
Resolución vertical de la cámara = 225 mm (FOV vertical) / 0,25 mm (resolución del sistema) = 900 píxeles
Otros factores influyen en la elección de la cámara
Otros factores que influirán en la elección de la cámara son:
- Color o monocromo: si no necesita específicamente ver color, siempre recomendamos monocromo. Esto se debe a que el monocromo ofrece 3 x más sensibilidad a la luz y una imagen más nítida.
- Interfaz de cámara, cámara USB3 o cámara GigE: Para obtener más información, consulte el siguiente artículo: ¿Qué cámara de visión artificial seleccionar?
- global shutter o Rolling shutter: si hay un objeto o una cámara que se mueve durante la captura de la imagen, recomendamos elegir una cámara con Global shutter.
En esta aplicación de inspección de etiquetas, el cliente solicitó una cámara monocroma. El objeto se moverá sobre una cinta transportadora cuando se capture la imagen, por lo que recomendamos un global shutter y, dado que la distancia entre la cámara y el PC es de 7m, recomendamos una interfaz GigE. Hay 2 cámaras en nuestra cartera que cumplen estos criterios: MER2-160-75GM-P o MER2-134-90GM.Utilizamos la función de comparación para comparar las especificaciones de cada modelo.
Tras considerarlo detenidamente, recomendamos la cámara MER2-160-75GM-P; al comparar los sensores, el Sony IMX273 resultó ser una mejor opción. Este sensor tiene un menor ruido de lectura, lo cual era importante para el cliente. El precio y la disponibilidad también fueron factores influyentes. La MER2-160-75GM-P es una «elección de VA-Imaging»; estas cámaras se mantienen en stock y, en la mayoría de los casos, pueden enviarse inmediatamente. El cliente tiene previsto implementar esta cámara en varias máquinas y no desea invertir demasiado capital en mantener cámaras en stock. El hecho de que podamos entregar las cámaras con envío Express fue muy importante. Si desea obtener más información sobre nuestras opciones de manipulación, visite FAQ VA Imaging.
Elegir el Objetivo adecuado para la inspección de etiquetas
Recomendamos trabajar con objetivos de focal fija, ya que estos objetivos están diseñados específicamente para soportar las duras condiciones de los entornos industriales. Para esta aplicación de inspección de etiquetas, el cliente estaba preocupado por la posibilidad de que hubiera una ligera vibración en el lugar donde se colocarán el objetivo y la cámara; esto no supone un problema, ya que nuestros C-mount lenses están diseñados y probados para funcionar en tales condiciones. Los objetivos también están equipados con un tornillo para fijar el iris y el enfoque en su lugar.
El cliente aún no había definido la distancia exacta entre la cámara y el objeto; el rango de la distancia de trabajo es de 500 mm a 1200 mm. El cliente solicitó que el objetivo no tuviera distorsión y que el poder de resolución del objetivo fuera lo suficientemente alto como para leer las líneas del código de barras en las esquinas del FOV. Esto se debe a que el producto no siempre está situado en el centro del FOV. Como regla general, y si la configuración de la aplicación lo permite, preferimos una WD que sea 2 x el Hfov. Por lo tanto, se prefiere una WD más larga para esta aplicación de inspección de etiquetas.
Utilizando el Calculador de Objetivo calculamos las opciones de distancia focal: comenzamos introduciendo el tamaño del sensor de la cámara, la WD máxima de 1200 mm y un Hfov de 310 mm. Se utiliza un Hfov de 310 mm porque siempre es recomendable dejar un poco de margen adicional; puede utilizar las opciones avanzadas en el calculador para obtener un valor más preciso. El calculador recomendó una distancia focal de 16 mm, por lo que redujimos la WD a 1005 mm, lo que coincidía con la distancia focal calculada del objetivo. Al introducir en la opción avanzada la resolución específica y el tamaño de píxel indicados de la cámara, el FOV sería de 307 mm x 230 mm, lo que cumple con los criterios.
Calculadora de Objetivo
Tenemos 2 opciones de objetivos C-mount de 16mm en nuestra cartera, como se observa en la imagen de la derecha.
Al comparar estos objetivos, las diferencias estaban en el número f, (cuanto menor es el número f, mayor sensibilidad a la luz ofrece el objetivo), la distorsión y también consultamos el gráfico de resolución del objetivo en la página de Descargas para comparar los valores de resolución del objetivo (lp/mm), especialmente en la esquina.
Entonces decidimos utilizar el objetivo VA-LCM-5MP-16MM-F2.0-018 , no solo por la ventaja de precio, sino también porque la lectura de lp/mm era mayor en la esquina.
Iluminación y filtros para la inspección de etiquetas
El cliente tenía previsto colocar 2 barras de luz a ambos lados de la cámara para su sistema de visión de inspección de etiquetas. El embalaje presenta un ligero reflejo que puede dificultar la lectura de la información del paquete. Recomendamos utilizar una técnica denominada polarización cruzada añadiendo un filtro polarizador al objetivo y a la iluminación. Tenga en cuenta que esta técnica reducirá la luz en un 20%. Puede obtener más información sobre esta técnica en este artículo: Polarización en su aplicación de visión artificial.
Recomendamos utilizar una lámina polarizadora VA-LFT-LPOL-300x200 delante de la iluminación, no directamente sobre la iluminación, ya que esta emite demasiado calor y, para el filtro para objetivo, recomendamos el filtro polarizador VA-LFT-LPOL-M25.5 que se adapta específicamente a este objetivo.
Software para OCR, lectura de códigos de barras y verificación de etiquetas
Para que este sistema sea plenamente operativo, la imagen se adquiere a través de nuestro kit de desarrollo de software (SDK). También deberá configurar los parámetros de la cámara, como el balance de blancos, la ganancia y el tiempo de exposición. Obtenga más información sobre estos ajustes de imagen. Nuestro SDK está disponible gratuitamente en nuestra página de descargas, hay múltiples opciones de descarga. Todo dependerá del sistema operativo que utilizará para sus aplicaciones específicas.
Una vez adquirida la imagen, necesita software de procesamiento de imágenes para inspeccionar y evaluar la imagen. Hay varios paquetes de software de terceros entre los que puede elegir; recomendamos Zebra Aurora Vision (anteriormente conocido como Adaptive Vision). El cliente pudo probar el software en su sistema de inspección de etiquetas descargando el paquete de software de prueba, y quedó gratamente sorprendido de lo fácil que es navegar por el software.
Ofrecimos crear un programa de demostración y solicitamos que el cliente proporcionara una carpeta que contuviera 10 imágenes del paquete correctas y una carpeta con 15 imágenes que presentaran errores, además de una descripción para cada error. Por ejemplo, una fecha de caducidad que no se hubiera impreso correctamente o una etiqueta de certificación que faltara en el paquete. Una vez que recibimos las imágenes, se creó un programa de demostración y el cliente pudo realizar más pruebas.
Se utilizaron las siguientes herramientas para esta aplicación de inspección de etiquetas: Ejemplos de programas - Aurora Vision
- Verificación de presencia
- Lectura OCR
- Escaneo/identificación de códigos de barras
- Detección de posición
El cliente quedó satisfecho y recibió su paquete de software listo para usar, con la posibilidad de realizar sus propios ajustes en el programa. Si desea recibir soporte sobre Zebra Aurora visión, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
¿Preguntas sobre el sistema de visión para inspección de etiquetas?
Los sistemas de inspección de etiquetas pueden ser útiles en muchas industrias diferentes, incluyendo la industria alimentaria, el comercio minorista o la manufactura, por nombrar algunas. Tras una inversión inicial, pueden ahorrarle tiempo y garantizar que sus clientes queden completamente satisfechos con el producto que usted ofrece. Si tiene preguntas sobre su proyecto de sistema de visión para inspección de etiquetas, contáctenos mediante el siguiente formulario.