La mejor configuración de visión artificial para la inspección de calidad en líneas de envasado de alta velocidad

Una línea de envasado de alta velocidad no se detiene por tu cámara. Cientos de envases por minuto pasan por el punto de inspección. Hay que comprobar cada uno. Un solo defecto que pase desapercibido puede convertirse en una reclamación de un cliente, un palé rechazado o una retirada de producto. Es mucho lo que depende de unos pocos milisegundos de imagen capturada.

La configuración que lo resuelve rara vez es la más cara. Es la que se ajusta bien a la velocidad de tu línea, a las comprobaciones exactas que necesitas y al entorno en el que funciona. Así es como especificamos un sistema de visión artificial para el envasado de gran consumo, componente a componente, desde la cámara hasta la forma en que se integra en la línea.

Empieza por la inspección, no por la cámara

El error más habitual en una línea de envasado es comprar primero la cámara y definir después la aplicación. Es al revés. Anota exactamente qué hay que comprobar. En la mayoría de las líneas de gran consumo se trata de alguna combinación del código de barras y el DataMatrix, la fecha y el código de lote, la etiqueta y su posición y diseño, el tapón o cierre, el nivel de llenado y el sellado. Cada uno de ellos tiene un detalle mínimo que debe resolverse y una tolerancia que define si pasa o no.

Pon eso junto a la velocidad de tu línea en envases por minuto y tienes los dos números que determinan todas las demás decisiones. La resolución viene del detalle mínimo y del campo de visión. La velocidad de la cámara y la iluminación vienen de la rapidez con la que se mueven los envases. Ten claros esos datos primero y el resto del sistema casi se especifica solo.

Cámaras, diseñadas para la velocidad

La característica más importante de una cámara en una línea rápida es el global shutter. Un global shutter expone todos los píxeles en el mismo instante. Un envase que se mueve a gran velocidad queda congelado con nitidez en lugar de aparecer arrastrado, como lo arrastraría un rolling shutter. Para casi cualquier inspección de envasado de alta velocidad, es innegociable. A partir de ahí, la elección tiene que ver con el formato y la tasa de datos.

Para envases sueltos que pasan a toda velocidad por un punto fijo, una cámara matricial con global shutter es la opción de referencia. Dale un frame rate con un margen holgado sobre tu cadencia de envases, suficiente para no perder ninguno. Dale una resolución que ponga suficientes píxeles sobre el detalle mínimo para poder valorarlo. Para película continua, banda o bobina de etiquetas, una cámara lineal construye una imagen continua de una superficie en movimiento y es la herramienta adecuada en lugar de una cámara matricial. Cuando la aplicación es autónoma, leer un código o comprobar una etiqueta con el resultado enviado directamente a la línea, una cámara inteligente como la Zebra Iris GTX pone el procesado en la cámara y mantiene el armario sencillo. Para la pura lectura de códigos de barras a gran velocidad, un escáner industrial fijo de la gama Zebra FS suele ser la respuesta más robusta y de menor esfuerzo.

La interfaz viene determinada por los datos. Gigabit Ethernet es fácil de cablear y vale para muchísimas aplicaciones. Cuando la resolución y la velocidad suben, CoaXPress puede mover los datos adicionales sin perder frames. Trabajamos con Teledyne, LUCID y Zebra en el lado de las cámaras matriciales y lineales, lo que significa que la recomendación la marca tu línea y no el catálogo de una sola marca.

Óptica, donde se gana o se pierde la resolución

La óptica es el componente que más a menudo se queda infradimensionado. Limita de forma silenciosa todo lo que la cámara puede hacer. Un sensor solo resuelve un defecto si la óptica que tiene delante entrega ese detalle a los píxeles. Trabaja a partir de tres números, el detalle mínimo que debes ver, el campo de visión a lo ancho de la línea y la distancia de trabajo a la que puedes montar. Esos valores te dan la distancia focal y el poder de resolución que necesitas.

En una línea de envasado hay unos cuantos aspectos adicionales que importan. La vibración es constante. Una óptica con anillos de enfoque y diafragma bloqueables mantiene su ajuste donde una óptica fotográfica estándar se desplaza. Las alturas de los envases varían. Necesitas suficiente profundidad de campo para mantener enfocados a la vez la parte superior de una caja alta y una bandeja baja. Si manejas muchos formatos en una misma línea, una óptica líquida puede reenfocar de forma electrónica en milisegundos a medida que cambia el producto, en lugar de pedir a alguien que toque la óptica. Suministramos ópticas industriales de Computar y Kowa. Ajustar la óptica al sensor de la cámara es un paso fácil de saltarse y caro de hacer mal.

Iluminación, el componente decisivo en una línea rápida

En una línea lenta puedes arreglártelas con una iluminación mediocre. En una rápida, no. Dos cosas complican la iluminación en el envasado. El producto se mueve, lo que deja muy poco tiempo para captar luz. Y las superficies de gran consumo son las complicadas, película brillante, botellas curvas, lámina reflectante, códigos de fecha en relieve.

La respuesta al problema de la velocidad es la intensidad. La iluminación LED de alta potencia, estroboscópica o sobrealimentada en sincronía con la cámara, entrega un destello lo bastante brillante para congelar el movimiento con una exposición corta. La respuesta al problema de la superficie es ajustar la técnica al envase. Un domo o una luz difusa suaviza los reflejos en envases brillantes y curvos y lee los códigos sobre lámina. Una barra de LED de ángulo bajo o de Dark Field resalta una fecha en relieve o grabada con láser frente a su fondo. Un backlight convierte el nivel de llenado y la forma en una silueta limpia para la medición. Una luz coaxial uniformiza una etiqueta impresa plana. Si lo haces bien, la cámara y el software lo tienen fácil. Si lo haces mal, te pasas el proyecto peleándote con sombras y zonas quemadas.

Trabajamos con y ofrecemos Advanced Illumination, ProPhotonix y LUMIMAX. Nuestra herramienta de selección de iluminación es una forma rápida de acotar la familia que merece la pena probar en tus propias piezas.

Software, donde se toma la decisión

La cámara captura la imagen. El software decide si pasa o no. En una línea de envasado tiene que decidir en el hueco entre un envase y el siguiente. La mayoría de las comprobaciones de gran consumo se resuelven bien con herramientas de visión basadas en reglas, decodificación de código de barras y DataMatrix, reconocimiento óptico de caracteres y verificación de fecha y códigos de lote, pattern matching para confirmar la etiqueta correcta en el lugar correcto, medición de llenado y dimensiones. Aurora Design Assistant de Zebra las construye como un diagrama de flujo en lugar de como código, lo que hace que una línea sea rápida de configurar y fácil de ajustar para tu propio personal.

Cuando los defectos son variables o difíciles de describir con una regla fija, una esquina aplastada, un producto natural irregular, un defecto de impresión sutil, el Deep Learning encuentra su lugar. Aurora también lo admite. Para la verificación de etiquetas e impresión en concreto, nuestro propio software Kinetic Verify puede inspeccionar etiquetas y califica la calidad de impresión, que es justo lo que cada vez piden más las auditorías de minoristas y de organismos reguladores. La respuesta correcta suele ser una combinación, herramientas basadas en reglas para las mediciones y los códigos, con Deep Learning solo donde aporta algo.

Integración, donde una cámara se convierte en un sistema de inspección

Esta es la parte que separa una línea que funciona de una cámara colgada en un soporte. Es donde reside en realidad la mayor parte de la ingeniería. Varias cosas tienen que encajar. La cámara tiene que dispararse justo en el momento adecuado, normalmente desde un sensor fotoeléctrico cuando llega el envase o desde un encoder de línea para que la imagen quede ligada a la posición del transportador. La luz tiene que dispararse en modo estroboscópico en sincronía con ese trigger.

Un fallo tiene que activar un rechazo. Ese rechazo debe verificarse para que sepas que el envase defectuoso salió realmente de la línea en lugar de dar por hecho que lo hizo. El resultado tiene que llegar a los controles de la línea y a una pantalla de operario. En la mayoría de las líneas de gran consumo también tiene que registrarse para la trazabilidad. Luego está el entorno. Las líneas de alimentación y bebidas implican lavado industrial. Las cámaras y las luces suelen necesitar carcasas con grado IP que aguantan el agua y los productos químicos de limpieza. El montaje tiene que mantener su alineación a pesar de la vibración constante.

Nada de esto es vistoso. Todo ello decide si el sistema sigue funcionando en la semana diez. Esta es la parte que construimos como Clearview Plus. Es la razón por la que muchos clientes acuden a nosotros por el sistema completo en lugar de por una caja de piezas.

Un punto de partida sensato

No hay dos líneas de envasado idénticas. No existe una única referencia que sea la respuesta. Sin embargo, sí hay una configuración con sentido. Para un envase de gran consumo típico que necesita que se lea su código, que se comprueben su etiqueta y su diseño y que se verifique su código de fecha, una cámara matricial con global shutter o una cámara inteligente, una óptica industrial ajustada al sensor, una iluminación estroboscópica elegida para la superficie, software Aurora o Kinetic y un rechazo disparado por encoder con verificación cumplirán su cometido y seguirán el ritmo de la línea.

Pasa a película continua o a una banda de impresión rápida y la cámara cambia a lineal. Añade medición de llenado, sellado o forma y tienes que incorporar un backlight y una herramienta de medición. Los componentes cambian con la línea, el método no. Empieza por las comprobaciones y la velocidad, ajusta cada componente a esas necesidades y luego pruébalo en tu propio producto antes de comprometerte.

Reserva una consulta sobre tu línea de envasado

Si tienes una línea en mente, la forma más rápida de avanzar es que uno de nuestros ingenieros la revise contigo. Repasaremos las comprobaciones que necesitas, la velocidad de tu línea y tu entorno, y luego volveremos con un sistema especificado para tu línea en lugar de sacado de un catálogo. Si lo único que necesitas son unos cuantos componentes bien elegidos, te lo diremos. Si hay que construirlo y darle soporte como sistema completo, también podemos hacerlo.

Para reservar una consulta sobre tu línea de envasado, ponte en contacto con nuestro equipo

Ponte en contacto en info@clearview-imaging.com o llama al +34 951 962 868

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