Machine Vision voor labelinspectie
Max Reijngoudt
Verpakking is een belangrijk aspect van de productie, maar nog belangrijker is de informatie die op de verpakkin staat. Het implementeren van een labelinspectie vision systeem in uw productielijn zal ervoor dat alle verpakking volledig worden geïnspecteerd voordat ze aan uw klant worden geleverd. Dit vermindert verspilling, beperkt of elimineert menselijke fouten en zorgt ervoor dat vitale informatie zoals houdbaarheidsdata niet alleen aanwezig maar ook leesbaar is voor elk product dat naar uw klant wordt gestuurd.
Deze testcase betreft het maken van een systeem dat een etiketinspectie uitvoert op een verpakking met voedingsmiddelen. Het systeem moet de barcode lezen, bevestigen dat de houdbaarheidsdatum leesbaar is, bevestigen dat alle stickers op de verpakking aanwezig zijn en dat alle stickers op de juiste plaats zitten en in de juiste richting wijzen.
Dit artikel biedt stap voor stap begeleiding bij het kiezen van een geschikte camera, lens, verlichting en software voor uw labelinspectiesysteem
Table of contents
De camera selecteren voor labelinspectie
Bij het selecteren van een industriële camera is het cruciaal om de juiste sensor voor uw toepassing te kiezen. Factoren zoals resolutie, pixelgrootte, lichtgevoeligheid en speciale functies zoals binning zijn belangrijke factoren om rekening mee te houden bij het kiezen van de juiste sensor. De eerste stap is het berekenen van de vereiste resolutie. Om deze waarde te berekenen moeten we de FOV (field of view) en de systeemresolutie kennen. In dit labelinspectie vision systeem project is het object zelf 250 mm x 250 mm, maar het object staat niet altijd op dezelfde plaats op de transportband. De transportband heeft een breedte van 300 mm, dus dit beschouwen we als het horizontale field of view.
De meeste sensoren hebben een rechthoekige vorm, dit is belangrijk om te overwegen bij het bepalen van het verticale field of view (Vfov). Om het Vfov te berekenen gebruiken we de volgende formule;
(Hfov/4)*3=Vfov
(300mm/4)*3=225mm Vfov
Nu we hebben vastgesteld wat het fov is, kunnen we de resolutie bepalen die nodig is voor deze labelinspectie toepassing. We raden altijd aan om te focussen op het kleinste detail dat op de verpakking wordt herkend. In dit geval is dat de breedte van de dunste lijn van de barcode, die we hebben gemeten op 0,5 mm.
Bij het berekenen van de systeemresolutie voor het lezen van een streepjescode raden we aan om 2 pixels per mm van het kleinste detail te gebruiken.
Kleinste detail/2pixels = systeemresolutie
0,5 mm/2pixels = 0,25 systeemresolutie
Om de benodigde resolutie te berekenen gebruiken we de volgende formule:
Horizontale cameraresolutie = 300 mm (horizontale FOV) / 0,25 mm (systeemresolutie) = 1200 pixels
Verticale cameraresolutie = 225 mm (verticale FOV) / 0,25 mm (systeemresolutie) = 900 pixels
Andere factoren die de keuze van de camera beïnvloeden zijn:
- Kleur of monochrome, als u niet specifiek kleur hoeft te zien raden we altijd monochroom aan. Omdat monochroom camera’s 3x lichtgevoeliger zijn dan kleurencamera’s en biedt een scherper beeld.
- Camera interface, USB3 or GigE? Raadpleeg het volgende artikel voor meer informatie:Which machine vision camera to select?
- Global shutter or Rolling shutter, als het object of de camera beweegt tijdens het maken van het beeld, raden we aan een Global shutter te kiezen
In deze labelinspectie toepassing vroeg de klant om een monochrome camera. Het object beweegt op een transportband wanneer het beeld wordt genomen, dus raden we een global shutter camera aan. De afstand tussen de camera en de pc bedraagt 7 meter en daarom raden we een GigE interface aan.
Er zijn 2 camera’s in ons assortiment die aan deze criteria voldoen: MER2-160-75GM-P or MER2-134-90GM-P. We hebben de vergelijkfunctie gebruikt om deze specificities van elk model te vergelijken.
Na wat overwegingen raadden we de MER2-160-75GM-P camera aan. Bij het vergelijken van de sensoren bleek de Sony IMX273 beter te passen. Deze sensor heeft een lagere leesruis, wat belangrijk was voor de klant. De prijs en beschikbaarheid waren ook van invloed. De MER2-160-75GM-P is een ‘VA Imaging Choice’, deze cmaera’s worden op voorraad gehouden en kunnen in de meeste gevallen direct worden verzonden. De klant heeft plannen om deze camera’s in meerdere machines te implementeren, hij wil niet te veel kapitaal investeren om camera’s op voorraad te houden. Het feit dat we de camera’s kunnen leveren met Express-levering was erg belangrijk. Als u meer wilt weten over onze handling
opties, bezoek dan de FAQ VA Imaging.
Een geschikte lens kiezen
We raden aan om met lenzen met een vaste focal length te werken, deze lenzen zijn speciaal ontworpen om de zware omstandigheden van de industriële omgevingen te doorstaan. Voor deze labelinspectie toepassing was de klant bezorgd dat er een lichte trilling zou kunnen zijn op de plaats waar de lens en camera worden geplaatst. Dit is geen probleem omdat onze C-mount lenzen zijn ontworpen en getest om onder dergelijke omstandigheden te presteren. De lenzen zijn ook uitgerust met een schroef om de iris en scherpstelling vast te zetten.
De klant had de exacte afstand tussen de camera en het object nog niet gedefinieerd, het bereik van de werkafstand is 500 mm – 1200 mm. De klant wilde dat de lens geen vervorming heeft en dat het oplossend vermogen van de lens hoog genoeg is om de lijnen van de barcode in de hoeken van de FOV te lezen. Het product ligt namelijk niet altijd in het midden van de FOV. Als algemene regel en als de instelling van de toepassing het toelaat, geven we de voorkeur aan een WD die 2x de Hfov is. Daarom heeft een langere WD de voorkeur voor deze labelinspectie toepassing.
Met behulp van de Lens calculator hebben we de focal lengths berekend:
We zijn begonnen met het invullen van de sensorgrootte van de camera en de maximale WD van 1200 mm en een Hfov van 310 mm. Een Hfov van 310 mm is gebruikt omdat het altijd goed is om wat extra ruimte over te laten. U kunt geavanceerde opties in de calculator gebruiken voor een nauwkeurigere waarde. De calculator adviseerde een focal length van 16 mm, dus hebben we de WD verkleind tot 1005 mm, wat overeenkomt met de berekende focal length van de lens. Door de geavanceerde optie in te vullen met de aangegeven specifieke resolutie en pixelgrootte van de camera zou de FOV 307 mm x 230 mm zijn, wat voldoet aan de criteria.
Lens Calculator
We hebben 2 opties van 16 mm C-mount lenzen in ons assortiment:
Bij het vergelijken van deze lenzen zaten de verschillen in het f-getal (hoe lager het f-getal, hoe meer lichtgevoeligheid de lens biedt), de vervorming en we verwezen ook naar de lensresolutietabel op de Download pagina voor de lensresolutie (lp/mm) waarden om het oplossend vermogen van de lens te vergelijken, vooral in de hoeken.
We hebben toen besloten om de VA-LCM-5MP-16MM-F2.0-018 lens te gebruiken, niet alleen vanwege het prijsvoordeel, maar ook omdat de lp/mm waarde hoger is in de hoek.
Verlichting en filters voor labelinspectie
De klant was van plan om 2 bar lights aan weerszijden van de camera te plaatsen voor zijn vision systeem voor labelinspectie. De verpakking heeft een lichte reflectie die het lezen van de informatie op de verpakking kan bemoeilijken. We raden aan om een techniek te gebruiken die Cross Polarizing heet door een polarisatiefilter toe te voegen aan de lens en de verlichting. Houd er rekening mee dat deze techniek het licht met 20% vermindert. U kunt meer lezen over deze techniek in dit artikel: Polarisatie in uw machine vision toepassing.
We raden aan een polarisatiefilter voor de verlichting te gebruiken, niet direct op de verlichting omdat de verlichting te veel warmte afgeeft en voor het lensfilter raden we de Polarizing filter | Linear | M25.5 aan dat specifiek op deze lens past.
Beeldverwerkingssoftware voor labelinspectie
Om dit systeem volledig operationeel te krijgen, wordt het beeld verkregen via onze Software Development Kit (SDK). U moet ook parameters van de camera instellen, zoals white balance, versterking en sluitertijd. Lees meer over deze instellingen in dit artikel: Quickstart, 5 steps to easily install a machine vision camera and acquire an image. Onze SDK is gratis beschikbaar op onze Download pagina, er zijn meerdere opties om te downloaden. Dit hangt allemaal af van welk besturingssysteem u gaat gebruiken voor uw specifieke toepassingen.
Zodra het beeld verworven is, heeft u beeldverwerkingssoftware nodig om het beeld te inspecteren en evalueren. Er zijn een aantal softwarepakketten van derden waaruit u kunt kiezen, wij raden Zebra Aurora Vision aan (voorheen bekend als Adaptive Vision). De klant kon de software testen op zijn labelinspectiesysteem door de demo versie te downloaden. Hij was aangenaam verrast over het gebruiksgemak van de software.
We bode naan om een demoprogramma te maken en vroegen de klant om één map aan te leveren met 10 afbeeldingen van de verpakking die goed waren en een map met 15 afbeeldingen met fouten en voor elke fout een beschrijving van de fout. Bijvoorbeeld een vervaldatum die niet goed was afgedrukt of een certificeringssticker die ontbrak op de verpakking. Zodra we de afbeeldingen hadden ontvangen, werd er een demoprogramma gemaakt en kon de klant verder testen.
De volgende tools zijn gebruikt voor deze labelinspectie toepassing: Programmavoorbeelden - Aurora Vision
- Aanwezigheidscontrole
- OCR lezen
- Barcode scannen / identificatie
- Positie detectie
De klant was tevreden en ontving zijn softwarepakket gebruikslaar met de mogelijkheid om zijn eigen aanpassingen aan het programma te maken. Als u ondersteuning wilt met betrekking tot Zebra Aurora Vision, neem dat gerust contact met ons op.
Vragen over het vision systeem voor labelinspectie?
Labelinspectie systemin kunnen nuttig zijn in veel verschillende bedrijfstakken, zoals de voedingsmiddelenindustrie, de detailhandel en de productie. Na een eerste investering kan het u tijd besparen en ervoor zorgen dat uw klanten volledig tevreden zijn met het product dat u levert. Als u vragen heeft over uw project voor een labelinspectiesysteem, neem dan contact met ons op via onderstaand formulier:
