L’inspection d’étiquettes est une étape critique du contrôle qualité sur pratiquement toutes les lignes d’emballage de produits de consommation. Les étiquettes contiennent des informations obligatoires sur le produit, notamment la liste des ingrédients, la déclaration des allergènes, le numéro de lot, la date de péremption et les marquages réglementaires. Toute erreur sur l’étiquette (texte manquant, chiffres intervertis, mauvais code-barres, pli, plissement, bulle d’air ou défaut d’alignement) peut déclencher des rappels de produits, des non-conformités réglementaires ou des problèmes de sécurité pour les consommateurs.
Les systèmes de vision industrielle assurent une inspection d’étiquettes en ligne à 100 % à la pleine vitesse de production. La performance de ces systèmes dépend entièrement de la qualité de l’image produite par l’éclairage. L’éclairage diffus constitue le point de départ de la plupart des applications d’inspection d’étiquettes, car il élimine les réflexions spéculaires et les ombres qui rendent les surfaces d’étiquettes difficiles à capturer sous un éclairage direct. Choisir la bonne combinaison de géométrie d’éclairage et de longueur d’onde est la clé d’une détection fiable sur la large gamme de matériaux, de finitions et de types de défauts d’étiquettes rencontrés en production.
Pourquoi les surfaces d’étiquettes sont difficiles à éclairer
Les étiquettes sont appliquées sur des surfaces courbes, cylindriques ou irrégulières. Le matériau de l’étiquette lui-même peut être du papier, du film plastique, une feuille métallique ou un complexe de plusieurs matériaux. L’impression peut être flexographique, offset, numérique ou par transfert thermique. La finition peut être mate, brillante, satinée ou métallisée. Chaque combinaison de surface, de matériau et de finition présente des propriétés optiques différentes qui façonnent la réponse de l’étiquette à l’éclairage.
Les étiquettes brillantes génèrent de fortes réflexions spéculaires sous un éclairage direct. Ces réflexions créent des points chauds lumineux sur l’image de la caméra qui saturent le capteur et rendent impossible la lecture du texte ou la vérification de l’impression dans la zone affectée. Les étiquettes métallisées ou en feuille métallique sont encore plus problématiques : toute la surface de l’étiquette agit comme un miroir sous éclairage direct, produisant une image qui ne contient pratiquement aucune information exploitable sur le contenu de l’étiquette.
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Les étiquettes en papier mat et non couché produisent moins de réflexions spéculaires, mais sont sujettes aux ombres et aux gradients sous un éclairage non uniforme. Toute variation d’intensité d’éclairage dans le champ de vision crée des variations de densité apparentes sur l’image que les algorithmes de traitement d’image peuvent interpréter à tort comme des défauts d’impression.
Éclairage diffus pour l’inspection d’étiquettes
L’éclairage diffus répartit la lumière sur un grand angle solide, éclairant la surface de l’étiquette depuis de nombreuses directions simultanément. Cela réduit considérablement l’intensité de chaque réflexion spéculaire individuelle, car l’énergie réfléchie est dispersée dans de multiples directions plutôt que concentrée sur un seul angle spéculaire. Le résultat est une image beaucoup plus uniforme de la surface de l’étiquette, indépendante des petites variations d’inclinaison ou de courbure de la surface.
Éclairage dôme plat pour étiquettes planes et légèrement courbées
Les éclairages dôme plat fournissent un éclairage diffus à partir d’une source de grande surface. La lumière sort à travers un panneau diffusant qui produit un champ d’éclairage uniforme et omnidirectionnel. Pour les étiquettes planes et les étiquettes sur des surfaces à faible courbure, l’éclairage dôme plat offre l’éclairage de fond le plus uniforme disponible à partir d’une source frontale. Les valeurs d’uniformité des éclairages dôme plat RODER Vision de la série FD dépassent 90 % sur la zone active, garantissant une qualité d’image constante sur toute l’étiquette.
Éclairage annulaire pour conteneurs cylindriques
Les étiquettes sur les conteneurs cylindriques tels que les bouteilles, les canettes et les tubes sont inspectées avec un éclairage annulaire centré sur l’axe du conteneur. La géométrie annulaire fournit un éclairage depuis toutes les directions azimutales simultanément, ce qui compense la courbure de la surface de l’étiquette. Chaque point de la surface de l’étiquette cylindrique reçoit de la lumière d’au moins une partie des LED de l’anneau à un angle proche de l’incidence normale, offrant une image relativement uniforme sur toute la courbure du conteneur.
Pour les étiquettes sur les bouteilles, un éclairage annulaire de grand diamètre intérieur est utilisé afin que la bouteille passe à l’intérieur de l’anneau. L’anneau est positionné à une hauteur qui le centre sur la zone de l’étiquette. Pour l’inspection rotative à haute vitesse de conteneurs cylindriques, plusieurs éclairages annulaires sont disposés sur la circonférence d’une étoile de transfert ou d’un plateau tournant afin d’inspecter toutes les faces de l’étiquette en un seul passage.
Détection des erreurs d’impression et des textes manquants
La détection des erreurs d’impression compare l’image de l’étiquette acquise par la caméra à une image de référence ou à une description paramétrique du contenu attendu. Les tâches d’inspection comprennent la confirmation de la présence et de la position de tous les éléments imprimés, la lecture des données variables telles que les numéros de lot et les dates de péremption, la vérification de la symbologie et de la lisibilité des codes-barres, ainsi que la détection des défauts de qualité d’impression comme les rayures, les manques, les bavures et les dérives de couleur.
Choix de la longueur d’onde pour le contraste d’impression
La longueur d’onde de l’éclairage détermine le contraste entre les différentes couleurs d’encre et le fond de l’étiquette. Pour l’encre noire sur des étiquettes blanches ou claires, n’importe quelle longueur d’onde visible offre un contraste adéquat. Pour les encres colorées, le contraste dépend de la relation entre la couleur de l’encre et la longueur d’onde de l’éclairage.
Un éclairage rouge atténue l’encre rouge et rehausse le contraste de l’encre bleue et verte sur fond blanc. Un éclairage bleu atténue l’encre bleue et rehausse le contraste des encres rouge et jaune. Lorsqu’une même caméra doit lire de l’encre noire, des encres colorées et des codes-barres sur une même étiquette, l’éclairage blanc fournit un contraste de référence raisonnable pour toutes les couleurs. Lorsqu’une couleur d’encre spécifique doit être inspectée avec le contraste le plus élevé possible, un éclairage à longueur d’onde unique adapté à la couleur complémentaire de l’encre est préférable.
Éclairage UV pour les éléments de sécurité et d’authentification
De nombreuses étiquettes comportent des éléments de sécurité fluorescents sous UV qui restent invisibles sous lumière blanche. Il s’agit notamment d’encres, de fibres et de revêtements réactifs aux UV qui fluorescent fortement sous un éclairage ultraviolet à 365 nm ou 395 nm. L’inspection par vision industrielle sous éclairage UV permet de confirmer la présence et la position de ces éléments de sécurité. Elle est utilisée pour l’inspection des étiquettes pharmaceutiques, l’authentification de produits à haute valeur ajoutée et la protection des marques.
Détection des plis et des plissements
Les plis et les plissements sur les étiquettes sont des défauts mécaniques causés par une mauvaise application de l’étiquette, une tension incorrecte lors de l’application ou des défauts du matériau de l’étiquette. Ils déforment l’aspect de l’étiquette et peuvent rendre les informations imprimées difficiles, voire impossibles à lire. Dans les applications pharmaceutiques et agroalimentaires, une étiquette plissée peut ne pas respecter les exigences réglementaires relatives à la lisibilité des informations obligatoires.
Détection des plis basée sur l’ombrage
Les plis et les plissements sont des déformations tridimensionnelles de la surface. Ils projettent des ombres sous un éclairage directionnel et apparaissent sous forme de lignes lumineuses sous un éclairage en champ sombre en incidence rasante. L’approche la plus efficace pour la détection des plis associe deux modes d’éclairage : un éclairage diffus pour la vérification de l’impression et un éclairage directionnel à faible angle pour la détection des plis et des plissements. Les deux images sont acquises séparément à l’aide d’un déclenchement stroboscopique et analysées par des algorithmes d’inspection distincts.
Sous un éclairage à faible angle de 10° à 20° par rapport à l’horizontale, un pli de seulement 0,1 mm de hauteur sur une étiquette plane projette une ombre de 0,3 à 0,6 mm de longueur. Cette ombre est facilement détectée par l’algorithme d’inspection. La hauteur minimale de pli détectable dépend de l’angle d’éclairage et de la taille des pixels du système de caméra. Pour l’inspection d’étiquettes à haute résolution, des plis d’à peine 50 micromètres de hauteur sont détectables avec l’éclairage à faible angle adéquat.
Vérification de la présence et de la position de l’étiquette
Avant de pouvoir vérifier le contenu imprimé, le système doit confirmer qu’une étiquette est présente et correctement positionnée sur le produit. La détection de présence d’étiquette est généralement effectuée à l’aide d’un éclairage annulaire ou d’un éclairage matriciel fournissant un éclairage direct frontal. La surface non étiquetée du conteneur présente une réflectance ou une couleur différente de la zone étiquetée, et cette différence est détectée par un seuil de luminosité ou de couleur sur l’image.
La mesure de la position de l’étiquette vérifie que l’étiquette est appliquée dans la tolérance de position autorisée. Elle est mesurée à partir des coordonnées d’image des bords de l’étiquette. Tout décalage systématique dans la position de l’étiquette indique un problème au niveau de l’étiqueteuse ou de la tension d’avance de la bande. Le système d’inspection génère un signal de correction qui peut être transmis au contrôleur de l’étiqueteuse pour un ajustement automatique.
Vérification des codes-barres et des datamatrix
Chaque système d’inspection d’étiquettes pour produits sérialisés doit vérifier la lisibilité et le contenu des codes-barres et des codes datamatrix. La lisibilité d’un code-barres dépend de la qualité d’impression, du contraste entre les barres et les espaces, de la précision de la largeur des barres et de l’absence de manques, de bavures ou de bavages d’encre.
Un éclairage diffus provenant d’un éclairage annulaire ou d’un dôme plat suffit généralement pour la vérification des codes-barres sur les étiquettes en papier et en film plastique. Pour les étiquettes métallisées ou en feuille métallique où le code-barres est gaufré ou marqué à chaud, une combinaison d’éclairage diffus et directionnel peut être nécessaire pour créer un contraste suffisant garantissant une lecture fiable du code-barres. Les éclairages RODER Vision de la série DL6 avec réglages d’angle ajustables permettent d’adapter la géométrie d’éclairage au matériau spécifique du support de code-barres.
Produits et technologies
Familles d’éclairages RODER Vision pour l’inspection d’étiquettes
Les familles de produits RODER Vision ci-dessous sont adaptées à la présence d’étiquettes, la vérification d’impression, la détection des plis et la lecture des codes-barres sur les lignes d’emballage.
FD2 – Illuminateurs LED à dôme plat
Éclairage diffus pour étiquettes planes et à faible courbure. Élimine les points chauds de brillance sur les étiquettes en film et feuille métallique. Fond uniforme pour la vérification de l’impression et l’inspection de la couleur.
DC6 – Anneau LED haute densité
Éclairage annulaire pour l’inspection des étiquettes de conteneurs cylindriques. Compense la courbure de la surface. Multi-longueur d’onde pour l’optimisation du contraste de couleur des encres. Compatible stroboscope.
DL6 – Matrice de LED à haute densité
Éclairage matriciel direct pour la lecture de codes-barres et datamatrix sur étiquettes gaufrées ou métalliques. Stabilité thermique HTTM. Option UV pour la vérification des éléments de sécurité fluorescents.
DL5 – Matrice de LED Haute Intensité
Forte intensité de crête sous de faibles angles pour la détection des plis et plissements sur étiquettes. L’éclairage en incidence rasante révèle les déformations de surface invisibles sous éclairage diffus.
Questions fréquemment posées
L’éclairage diffus répartit la lumière sur un grand angle solide, éliminant les points chauds spéculaires sur les surfaces d’étiquettes brillantes, en film et métalliques. Il offre un fond d’image uniforme et indépendant des faibles courbures ou inclinaisons de surface, de sorte que le contenu imprimé, les textes et les codes-barres restent uniformément visibles sur toute la surface de l’étiquette, quelle que soit la finition ou la courbure du conteneur.
Pour l’encre noire sur fonds clairs, n’importe quelle longueur d’onde visible convient. Pour les encres colorées, utilisez une longueur d’onde complémentaire à la couleur de l’encre pour obtenir le contraste le plus élevé : éclairage rouge pour l’encre bleue et verte, éclairage bleu pour l’encre rouge et jaune. L’éclairage blanc est utilisé lorsqu’une seule caméra doit vérifier plusieurs couleurs d’encre sur la même étiquette. L’éclairage UV à 365-395 nm révèle des éléments de sécurité fluorescents invisibles sous lumière blanche.
L’éclairage directionnel à faible angle de 10 à 20 degrés par rapport à l’horizontale est la technique la plus efficace pour la détection des plis et plissements. Le pli projette une ombre allongée sous une lumière en incidence rasante, facile à détecter. La plupart des systèmes d’inspection d’étiquettes utilisent un éclairage à faible angle séparé à déclenchement stroboscopique pour la détection des plis et un éclairage diffus pour la vérification du contenu imprimé, les deux images étant acquises séquentiellement.
Un éclairage annulaire centré sur l’axe du conteneur fournit un éclairage depuis toutes les directions azimutales simultanément, compensant la courbure de la surface de l’étiquette. Pour l’inspection rotative à haute vitesse, plusieurs éclairages annulaires placés autour d’une étoile de transfert ou d’un plateau tournant inspectent toutes les faces de l’étiquette cylindrique en un seul passage. Le déclenchement stroboscopique synchronise l’exposition avec la position du conteneur.
Dans la plupart des cas, oui. Un éclairage dôme plat ou annulaire fournissant un éclairage diffus convient aussi bien pour la vérification du contenu imprimé que pour la lecture des codes-barres sur les étiquettes en papier et en film. Pour les étiquettes métallisées ou gaufrées où le code-barres est difficile à lire sous un éclairage purement diffus, un éclairage directionnel supplémentaire activé séparément de la source diffuse peut être nécessaire pour augmenter le contraste du code-barres.
Contacts et informations
Contact pour informations générales : info@roder.it
Partenaire d’intégration de systèmes et de capteurs : www.roder.it
Division Vision Artificielle de RODER : www.rodervision.com
Division Instruments de RODER : www.innovacheck.com
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