L’ispezione delle etichette è una fase critica del controllo qualità in praticamente ogni linea di confezionamento di prodotti di consumo. Le etichette riportano informazioni obbligatorie sul prodotto, tra cui elenchi degli ingredienti, dichiarazioni degli allergeni, numeri di lotto, date di scadenza e marcature normative. Qualsiasi anomalia sull’etichetta — testo mancante, cifre invertite, codice a barre errato, piega, grinza, bolla o disallineamento — può comportare il ritiro del prodotto, la non conformità normativa o problemi di sicurezza per il consumatore.
I sistemi di visione artificiale garantiscono il 100% di ispezione inline delle etichette alla piena velocità di produzione. Le prestazioni di questi sistemi dipendono interamente dalla qualità dell’immagine prodotta dall’illuminazione. L’illuminazione diffusa è il punto di partenza per la maggior parte delle attività di ispezione delle etichette, poiché elimina le riflessioni speculari e le ombre che rendono difficile l’acquisizione delle superfici delle etichette con illuminazione diretta. La scelta della combinazione ottimale di geometria di illuminazione e lunghezza d’onda è determinante per ottenere un rilevamento affidabile sull’ampia varietà di materiali, finiture e tipologie di difetto presenti in produzione.
Perché le superfici delle etichette sono difficili da illuminare
Le etichette vengono applicate su superfici curve, cilindriche o irregolari. Il materiale dell’etichetta può essere carta, film, foglio metallico o un laminato di più materiali. La stampa può essere flessografica, offset, digitale o a trasferimento termico. La finitura può essere opaca, lucida, satinata o metallizzata. Ogni combinazione di superficie, materiale e finitura presenta proprietà ottiche diverse che influenzano la risposta dell’etichetta all’illuminazione.
Le etichette lucide generano forti riflessioni speculari sotto illuminazione diretta. Queste riflessioni producono punti luminosi saturati nell’immagine della telecamera che rendono impossibile leggere il testo o verificare la stampa nell’area interessata. Le etichette in foglio metallico e metallizzate sono ancora più problematiche: l’intera superficie dell’etichetta si comporta come uno specchio sotto illuminazione diretta, producendo un’immagine che contiene pochissime informazioni utilizzabili sul contenuto dell’etichetta.
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Le etichette in carta opaca e non patinata producono una minore riflessione speculare, ma sono soggette ad ombre e gradienti in presenza di illuminazione non uniforme. Qualsiasi variazione dell’intensità di illuminazione nel campo visivo genera variazioni apparenti di densità nell’immagine, che possono essere erroneamente interpretate come difetti di stampa dagli algoritmi di elaborazione delle immagini.
Illuminazione Diffusa per l’Ispezione delle Etichette
L’illuminazione diffusa distribuisce la luce su un ampio angolo solido, illuminando la superficie dell’etichetta da più direzioni contemporaneamente. Ciò riduce drasticamente l’intensità di qualsiasi singola riflessione speculare, poiché l’energia riflessa si distribuisce su molteplici direzioni anziché concentrarsi in un unico angolo speculare. Il risultato è un’immagine molto più uniforme della superficie dell’etichetta, indipendente da piccole variazioni di inclinazione o curvatura della superficie.
Illuminatori a Cupola Piatta per Etichette Piane e Leggermente Curve
Gli illuminatori a cupola piatta forniscono illuminazione diffusa da una sorgente ad ampia area. La luce fuoriesce attraverso un pannello diffusore che genera un campo di illuminazione uniforme e omnidirezionale. Per etichette piane e su superfici a bassa curvatura, l’illuminazione a cupola piatta offre la massima uniformità di sfondo disponibile da una sorgente frontale. Le specifiche di uniformità degli illuminatori a cupola piatta della serie RODER Vision FD superano il 90% sull’area attiva, garantendo una qualità d’immagine costante su tutta la superficie dell’etichetta.
Illuminazione ad Anello per Contenitori Cilindrici
Le etichette su contenitori cilindrici come bottiglie, lattine e tubi vengono ispezionate con un illuminatore ad anello centrato sull’asse del contenitore. La geometria ad anello fornisce illuminazione da tutte le direzioni azimutali contemporaneamente, compensando la curvatura della superficie dell’etichetta. Ogni punto della superficie dell’etichetta cilindrica riceve luce da almeno una parte dei LED dell’anello a un angolo prossimo all’incidenza normale, producendo un’immagine relativamente uniforme sulla curvatura del contenitore.
Per le etichette su bottiglie si utilizza un illuminatore ad anello con diametro interno ampio, in modo che la bottiglia si inserisca all’interno dell’anello. L’anello è posizionato ad un’altezza che lo centra sulla zona dell’etichetta. Per l’ispezione rotativa ad alta velocità di contenitori cilindrici, più illuminatori ad anello vengono posizionati attorno alla circonferenza di una ruota a stella o di una tavola rotante, per ispezionare tutte le facce dell’etichetta in un unico passaggio.
Rilevamento di Errori di Stampa e Testo Mancante
Il rilevamento degli errori di stampa confronta l’immagine acquisita dalla telecamera dell’etichetta con un’immagine di riferimento o una descrizione parametrica del contenuto atteso. I compiti di ispezione includono la verifica della presenza e della posizione di tutti gli elementi stampati, la lettura dei dati variabili come numeri di lotto e date di scadenza, la verifica della simbologia e della leggibilità dei codici a barre, e il rilevamento di difetti di qualità di stampa come striature, vuoti, sbavature e variazioni cromatiche.
Scelta della lunghezza d’onda per il contrasto di stampa
La lunghezza d’onda dell’illuminazione determina il contrasto tra i diversi colori dell’inchiostro e lo sfondo dell’etichetta. Per l’inchiostro nero su etichette bianche o di colore chiaro, qualsiasi lunghezza d’onda visibile fornisce un contrasto adeguato. Per gli inchiostri colorati, il contrasto dipende dalla relazione tra il colore dell’inchiostro e la lunghezza d’onda dell’illuminazione.
Un illuminatore rosso sopprime l’inchiostro rosso e migliora il contrasto dell’inchiostro blu e verde su sfondo bianco. Un illuminatore blu sopprime l’inchiostro blu e migliora il contrasto dell’inchiostro rosso e giallo. Per applicazioni in cui la stessa telecamera deve leggere inchiostro nero, inchiostro colorato e codici a barre sulla stessa etichetta, l’illuminazione bianca fornisce un contrasto di riferimento accettabile per tutti i colori. Per applicazioni in cui un colore di inchiostro specifico deve essere ispezionato con il massimo contrasto possibile, è preferibile un illuminatore a lunghezza d’onda singola abbinato al colore complementare dell’inchiostro.
Illuminazione UV per Caratteristiche di Sicurezza e Autenticazione
Molte etichette incorporano caratteristiche di sicurezza UV-fluorescenti invisibili alla luce bianca. Queste includono inchiostri, fibre e rivestimenti UV-reattivi che fluorescono intensamente sotto illuminazione ultravioletta a 365 nm o 395 nm. La visione artificiale con illuminazione UV può verificare la presenza e la posizione di queste caratteristiche di sicurezza. Questa tecnica è impiegata nell’ispezione di etichette farmaceutiche, nell’autenticazione di prodotti di alto valore e nelle applicazioni di protezione del marchio.
Rilevamento di Pieghe e Grinze
Le pieghe e le grinze delle etichette sono difetti meccanici causati da un’applicazione errata dell’etichetta, da una tensione di applicazione non corretta o da difetti del materiale dell’etichetta. Distorcono l’aspetto dell’etichetta e possono rendere le informazioni stampate difficili o impossibili da leggere. Nelle applicazioni farmaceutiche e alimentari, un’etichetta grinzosa può non soddisfare i requisiti normativi di leggibilità delle informazioni obbligatorie.
Rilevamento delle Pieghe tramite Ombra
Le pieghe e le grinze sono deformazioni tridimensionali della superficie. Proiettano ombre sotto illuminazione direzionale e appaiono come linee luminose sotto illuminazione in campo oscuro a incidenza radente. La tecnica più efficace per il rilevamento delle pieghe combina due modalità di illuminazione: illuminazione diffusa per la verifica della stampa e illuminazione direzionale a basso angolo per il rilevamento di pieghe e grinze. Le due immagini vengono acquisite separatamente tramite attivazione stroboscopica e analizzate da distinti algoritmi di ispezione.
Con un’illuminazione a basso angolo da 10° a 20° rispetto all’orizzontale, una piega di soli 0,1 mm di altezza su un’etichetta piana proietta un’ombra lunga da 0,3 a 0,6 mm. Questa ombra è facilmente rilevabile dall’algoritmo di ispezione. L’altezza minima rilevabile della piega dipende dall’angolo di illuminazione e dalla dimensione del pixel del sistema di acquisizione. Per l’ispezione di etichette ad alta risoluzione, pieghe fino a 50 micrometri di altezza sono rilevabili con un’illuminazione a basso angolo appropriata.
Verifica della Presenza e della Posizione dell’Etichetta
Prima di poter verificare il contenuto stampato, il sistema deve confermare che un’etichetta sia presente e correttamente posizionata sul prodotto. Il rilevamento della presenza dell’etichetta viene tipicamente eseguito con un illuminatore ad anello o a matrice che fornisce illuminazione frontale. La superficie non etichettata del contenitore presenta una riflettanza o un colore diverso rispetto all’area etichettata. Questa differenza viene rilevata tramite una soglia di luminosità o colore nell’immagine.
La misurazione della posizione dell’etichetta verifica che l’etichetta sia applicata entro la tolleranza posizionale consentita. Questa viene misurata dalle coordinate dell’immagine dei bordi dell’etichetta. Qualsiasi offset sistematico nella posizione dell’etichetta indica un problema con l’applicatore di etichette o con la tensione dell’alimentatore a nastro. Il sistema di ispezione genera un segnale di correzione che può essere retroalimentato al controllore dell’applicatore di etichette per la regolazione automatica.
Verifica di Codici a Barre e Datamatrix
Ogni sistema di ispezione delle etichette per prodotti serializzati deve verificare la leggibilità e il contenuto dei codici a barre e dei codici Datamatrix. La leggibilità di un codice a barre dipende dalla qualità di stampa, dal contrasto tra barre e spazi, dalla precisione della larghezza delle barre e dall’assenza di vuoti, sbavature o fuoriuscita di inchiostro.
L’illuminazione diffusa da un illuminatore ad anello o a cupola piatta è generalmente adeguata per la verifica dei codici a barre su etichette di carta e film. Per etichette in foglio metallico o metallizzate dove il codice a barre è in rilievo o in stampa a caldo, potrebbe essere necessaria una combinazione di illuminazione diffusa e direzionale per produrre un contrasto sufficiente per una lettura affidabile dei codici a barre. Gli illuminatori della serie RODER Vision DL6 con regolazione dell’angolo consentono di ottimizzare la geometria di illuminazione per il materiale specifico del substrato del codice a barre.
Prodotti e tecnologie
Famiglie di Illuminatori RODER Vision per l’Ispezione delle Etichette
Le seguenti famiglie di prodotti RODER Vision sono adatte per il rilevamento della presenza dell’etichetta, la verifica della stampa, il rilevamento delle pieghe e la lettura dei codici a barre su linee di confezionamento.
FD2 – Illuminatori LED a cupola piatta
Illuminazione diffusa per etichette piane e a bassa curvatura. Elimina i punti luminosi speculari su etichette film e foglio metallico. Sfondo uniforme per la verifica della stampa e l’ispezione del colore.
DC6 – Anello LED ad Alta Densità
Illuminazione ad anello per l’ispezione delle etichette su contenitori cilindrici. Compensa la curvatura della superficie. Multi-lunghezza d’onda per l’ottimizzazione del contrasto cromatico degli inchiostri. Compatibile con attivazione stroboscopica.
DL6 – Matrice di LED ad alta densità
Illuminazione a matrice diretta per la lettura di codici a barre e Datamatrix su etichette in rilievo o in foglio metallico. Stabilità termica HTTM. Opzione UV per la verifica delle caratteristiche di sicurezza fluorescenti.
DL5 – Matrice di LED ad Alta Intensità
Alta intensità di picco a basso angolo per il rilevamento di pieghe e grinze delle etichette. L’illuminazione a incidenza radente rivela deformazioni della superficie invisibili con illuminazione diffusa.
Domande frequenti
L’illuminazione diffusa distribuisce la luce su un ampio angolo solido, eliminando i punti luminosi speculari sulle superfici delle etichette lucide, film e foglio metallico. Fornisce uno sfondo di immagine uniforme indipendente dalla curvatura o dall’inclinazione minore della superficie. Ciò rende il contenuto stampato, il testo e i codici a barre uniformemente visibili sull’intera area dell’etichetta, indipendentemente dalla finitura dell’etichetta o dalla curvatura del contenitore.
Per l’inchiostro nero su sfondi chiari, qualsiasi lunghezza d’onda visibile è adeguata. Per gli inchiostri colorati, usare una lunghezza d’onda complementare al colore dell’inchiostro per massimizzare il contrasto: illuminazione rossa per inchiostro blu e verde; illuminazione blu per inchiostro rosso e giallo. L’illuminazione bianca si usa quando la stessa telecamera deve verificare più colori di inchiostro sulla stessa etichetta. L’illuminazione UV a 365-395 nm rivela le caratteristiche di sicurezza fluorescenti invisibili alla luce bianca.
L’illuminazione direzionale a basso angolo da 10 a 20 gradi rispetto all’orizzontale è la tecnica più efficace per il rilevamento di pieghe e grinze. La piega proietta una lunga ombra sotto illuminazione a incidenza radente, facilmente rilevabile. Nella maggior parte dei sistemi di ispezione delle etichette, si usa un illuminatore a basso angolo attivato con stroboscopio per il rilevamento delle pieghe, mentre un illuminatore diffuso viene utilizzato per la verifica del contenuto stampato, con le due immagini acquisite in sequenza.
Un illuminatore ad anello centrato sull’asse del contenitore fornisce illuminazione da tutte le direzioni azimutali contemporaneamente, compensando la curvatura della superficie dell’etichetta. Per l’ispezione rotativa ad alta velocità, più illuminatori ad anello posizionati attorno a una ruota a stella o a una tavola rotante ispezionano tutte le facce dell’etichetta cilindrica in un unico passaggio. L’attivazione stroboscopica sincronizza l’esposizione con la posizione del contenitore.
Nella maggior parte dei casi sì. Un illuminatore a cupola piatta o ad anello che fornisce illuminazione diffusa è adatto sia per la verifica del contenuto stampato sia per la lettura di codici a barre su etichette di carta e film. Per etichette in foglio metallico o in rilievo dove il codice a barre è difficile da leggere con sola illuminazione diffusa, potrebbe essere necessario un illuminatore direzionale aggiuntivo per migliorare il contrasto del codice a barre, attivato separatamente dalla sorgente diffusa.
Contatti e informazioni
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