Machine Vision per l'ispezione delle etichette
Max Reijngoudt
Il packaging è un aspetto importante della produzione, ma ancora più importante è l'informazione presentata sul packaging. L'implementazione di un sistema di visione per l'ispezione delle etichette nella tua linea di produzione garantirà che tutti i pacchetti siano completamente ispezionati prima della consegna al cliente. Questo ridurrà gli sprechi, limiterà o addirittura eliminerà l'errore umano e assicurerà che informazioni vitali come le date di scadenza siano non solo presenti, ma anche leggibili su ogni singolo prodotto inviato al cliente.
Questo caso di test prevede la creazione di un sistema che eseguirà un'ispezione delle etichette su una confezione di prodotti alimentari. Il sistema deve leggere il codice a barre, confermare che la data di scadenza sia leggibile, verificare che tutti gli adesivi siano presenti sulla confezione e che siano tutti nella posizione corretta e orientati nel modo giusto.
Questo articolo fornirà una guida passo dopo passo per la scelta di una Telecamera, un obiettivo, l'illuminazione e il software adatti al vostro sistema di ispezione delle etichette.
Table of contents
Selezione della Telecamera per l'ispezione delle etichette
Quando si seleziona una Telecamera industriale, è fondamentale scegliere il sensore giusto per la propria applicazione. Fattori come risoluzione, dimensione dei pixel, sensibilità alla luce e funzionalità speciali come il binning sono elementi importanti da considerare nella scelta del sensore da implementare. Il primo passo è calcolare la risoluzione richiesta. Per calcolare questo valore, è necessario conoscere il FOV (campo visivo) e la risoluzione di sistema. In questo progetto di sistema di ispezione etichette, l'oggetto stesso misura 250 mm x 200 mm ma non è sempre posizionato nello stesso punto sul nastro trasportatore. Il nastro trasportatore ha una larghezza di 300 mm, quindi considereremo questo valore come campo visivo orizzontale (Hfov).
La maggior parte dei sensori ha una forma rettangolare, questo è importante da considerare quando si determina il campo visivo verticale (Vfov). Per calcolare il Vfov utilizziamo la seguente formula:
(Hfov/4) *3 = Vfov
(300 mm/4) *3 = 225 mm Vfov
Ora che abbiamo stabilito qual è il FOV, possiamo determinare la risoluzione richiesta per questa applicazione di ispezione etichette.
Raccomandiamo sempre di concentrarsi sul dettaglio più piccolo che verrà riconosciuto sulla confezione. In questo caso si tratta della larghezza della linea più sottile del codice a barre, che abbiamo misurato essere 0,5 mm.
Quando si calcola la risoluzione di sistema per la lettura di codici a barre, si consiglia di dedicare 2 pixel per mm dell'oggetto più piccolo.
Oggetto più piccolo/2 pixel = Risoluzione di sistema
0,5 mm/2 pixel = 0,25 mm Risoluzione di sistema
Per calcolare la risoluzione necessaria utilizziamo la seguente formula:
Risoluzione orizzontale della Telecamera = 300 mm (FOV orizzontale) / 0,25 mm (risoluzione di sistema) = 1200 pixel
Risoluzione verticale della Telecamera = 225 mm (FOV verticale) / 0,25 mm (risoluzione di sistema) = 900 pixel
Altri fattori influenzano la scelta della Telecamera
Altri fattori che influenzeranno la scelta della Telecamera sono:
- Colore o monocromatica: se non è necessario vedere specificamente il colore, consigliamo sempre la monocromatica. Questo perché la monocromatica offre una sensibilità alla luce 3 volte superiore e un’immagine più nitida.
- Interfaccia della Telecamera, USB3 o GigE: Per ulteriori informazioni, consultare il seguente articolo: Quale machine vision camera scegliere?
- Global shutter o Rolling shutter: se c’è un oggetto o una Telecamera che presenta qualsiasi movimento durante l’acquisizione dell’immagine, consigliamo di scegliere una Telecamera Global shutter.
In questa applicazione di ispezione etichette, il cliente ha richiesto una Telecamera monocromatica. L’oggetto sarà in movimento su un nastro trasportatore quando verrà acquisita l’immagine, quindi consigliamo un global shutter e, poiché la distanza tra la Telecamera e il PC è di 7 m, consigliamo un’interfaccia GigE. Nel nostro portafoglio ci sono 2 Telecamere che soddisfano questi criteri: MER2-160-75GM-P oppure MER2-134-90GM. Abbiamo utilizzato la funzione di confronto per confrontare le specifiche di ciascun modello.
Dopo un'attenta valutazione abbiamo raccomandato la MER2-160-75GM-P Telecamera; confrontando i sensori, il Sony IMX273 si è rivelato più adatto. Questo sensore presenta un rumore di lettura inferiore, caratteristica importante per il cliente. Anche il prezzo e la disponibilità sono stati fattori determinanti. La MER2-160-75GM-P è una “VA-Imaging choice”, queste Telecamere sono tenute a magazzino e nella maggior parte dei casi possono essere spedite immediatamente. Il cliente prevede di implementare questa Telecamera su più macchine e non desidera investire troppo capitale per mantenere Telecamere in stock. Il fatto che possiamo consegnare le Telecamere con spedizione Express è stato molto importante. Se desideri saperne di più sulle nostre opzioni di Handling visita FAQ VA Imaging.
Selezione di un obiettivo adatto per IMX273
Raccomandiamo di lavorare con obiettivi a focale fissa, questi obiettivi sono specificamente progettati per resistere alle condizioni difficili degli ambienti industriali. Per questa applicazione di ispezione etichette, il cliente era preoccupato che potesse esserci una leggera vibrazione nel punto in cui verranno posizionati obiettivo e Telecamera; questo non rappresenta un problema poiché i nostri C-mount lenses sono progettati e testati per funzionare in tali condizioni. Gli obiettivi sono inoltre dotati di una vite per bloccare diaframma e messa a fuoco in posizione.
Il cliente non aveva ancora definito la distanza esatta tra la Telecamera e l’oggetto; l’intervallo della distanza di lavoro è 500mm-1200mm. Il cliente ha richiesto che l’obiettivo non presenti distorsioni e che il potere risolutivo dell’obiettivo sia sufficientemente elevato da leggere le linee del codice a barre negli angoli del FOV. Questo perché il prodotto non si trova sempre al centro del FOV. Come regola generale, e se la configurazione dell’applicazione lo consente, preferiamo una WD pari a 2 volte l’Hfov. Pertanto, per questa applicazione di ispezione etichette, è preferibile una WD più lunga.
Utilizzando il calcolatore Obiettivo abbiamo calcolato le opzioni di lunghezza focale: abbiamo iniziato inserendo la dimensione del sensore della Telecamera, la WD massima di 1200mm e un Hfov di 310mm. Si utilizza un Hfov di 310mm perché è sempre utile lasciare un po’ di margine; è possibile utilizzare le opzioni avanzate nel calcolatore per un valore più preciso. Il calcolatore ha raccomandato una lunghezza focale di 16mm, quindi abbiamo ridotto la WD a 1005mm, che corrispondeva alla lunghezza focale calcolata dell’obiettivo. Inserendo l’opzione avanzata con la risoluzione specifica e la dimensione dei pixel indicata della Telecamera, il FOV risulterebbe di 307mm x 230mm, che soddisfa i criteri.
Calcolatore Obiettivo
Abbiamo 2 opzioni di obiettivi C-mount da 16mm nel nostro portafoglio, come mostrato nell'immagine a destra.
Confrontando questi obiettivi, le differenze risiedevano nel numero f (più basso è il numero f, maggiore è la sensibilità alla luce offerta dall'obiettivo), nella distorsione e abbiamo anche consultato la tabella di risoluzione dell'obiettivo nella pagina Download per i valori di risoluzione dell'obiettivo (lp/mm) al fine di confrontare il potere risolutivo dell'obiettivo, in particolare negli angoli.
Abbiamo quindi deciso di utilizzare l'obiettivo VA-LCM-5MP-16MM-F2.0-018, non solo per il vantaggio di prezzo, ma anche perché il valore lp/mm risulta più elevato negli angoli.
Illuminazione e filtri per l'ispezione delle etichette
Il cliente stava pianificando di posizionare 2 Bar lights su entrambi i lati della Telecamera per il suo sistema di visione per l'ispezione delle etichette. L'imballaggio presenta una leggera riflessione che può rendere difficile la lettura delle informazioni sulla confezione. Raccomandiamo l'utilizzo di una tecnica chiamata Cross Polarizing aggiungendo un filtro polarizzatore all'obiettivo e all'illuminazione. Si tenga presente che questa tecnica riduce la luce del 20%. Puoi leggere di più su questa tecnica in questo articolo: Polarizzazione nella tua applicazione di machine vision.
Raccomandiamo di utilizzare un foglietto polarizzatore VA-LFT-LPOL-300x200 davanti all'illuminazione, non direttamente sull'illuminazione poiché l'illuminazione emette troppo calore e, per il filtro dell'obiettivo, raccomandiamo il filtro polarizzatore VA-LFT-LPOL-M25.5 che si adatta specificamente a questo obiettivo.
Software di elaborazione delle immagini per l'ispezione delle etichette
Per rendere questo sistema pienamente operativo, l'immagine viene acquisita tramite il nostro Software development kit (SDK). Sarà inoltre necessario impostare i parametri della Telecamera come Bilanciamento del bianco, Guadagno e tempo di esposizione. Leggi di più su queste impostazioni immagine. Il nostro SDK è disponibile gratuitamente sulla nostra pagina Download, sono disponibili diverse opzioni di download. Tutto dipenderà dal sistema operativo che utilizzerai per le tue specifiche applicazioni.
Una volta acquisita l'immagine, è necessario un software di elaborazione delle immagini per ispezionare e valutare l'immagine. Esistono diversi pacchetti software di terze parti tra cui scegliere, noi consigliamo Zebra Aurora Vision (precedentemente noto come Adaptive Vision). Il cliente ha potuto testare il software sul proprio sistema di ispezione etichette scaricando il pacchetto software di prova, rimanendo piacevolmente sorpreso dalla facilità di navigazione del software.
Abbiamo offerto di creare un programma Demo e richiesto al cliente di fornire una cartella contenente 10 immagini del pacco corrette e una cartella con 15 immagini con errori e, per ciascun errore, una descrizione dell'errore. Ad esempio, una data di scadenza non stampata correttamente o un adesivo di certificazione mancante dal pacco. Una volta ricevute le immagini, è stato creato un programma demo e il cliente ha potuto effettuare ulteriori test.
I seguenti strumenti sono stati utilizzati per questa applicazione di ispezione etichette: Esempi di Programma - Aurora Vision
- Controllo di presenza
- Lettura OCR
- Scansione/Identificazione codici a barre
- Rilevamento posizione
Il cliente è stato soddisfatto e ha ricevuto il suo pacchetto software pronto all'uso con la possibilità di apportare modifiche autonome al programma. Se desideri del supporto riguardo Zebra Aurora Vision, non esitare a contattarci.
Domande sul sistema di visione per l'ispezione delle etichette?
I sistemi di ispezione delle etichette possono essere utili in molti settori diversi, tra cui l'industria alimentare, il retail o la produzione, solo per citarne alcuni. Dopo un investimento iniziale, possono farti risparmiare tempo e garantire che i tuoi clienti siano pienamente soddisfatti del prodotto che offri. Se hai domande riguardo al tuo progetto di sistema di visione per l'ispezione delle etichette, contattaci tramite il modulo sottostante.
