I centri di automazione logistica gestiscono milioni di pacchi ogni settimana. Ogni pacco deve essere identificato, pesato, misurato e indirizzato alla destinazione corretta. La fase di identificazione dipende dalla lettura affidabile dei codici a barre e delle etichette di spedizione apposte sulla superficie del pacco. I pacchi arrivano in una grande varietà di dimensioni, forme e finiture superficiali.
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Le etichette vengono applicate in diverse posizioni e con diversi orientamenti.
I sistemi di visione artificiale che leggono queste etichette devono garantire tassi di lettura vicini al 100% a velocità del nastro trasportatore tali da lasciare solo una frazione di secondo per l’acquisizione dell’immagine e la decodifica di ciascun pacco.
Il sistema di illuminazione è alla base di prestazioni affidabili nella scansione dei pacchi. Per la scansione di pacchi di grandi dimensioni su nastri trasportatori di ampia larghezza, le barre luminose a LED rappresentano la soluzione di illuminazione standard. Le barre luminose producono un campo di illuminazione uniforme e ad alta intensità su tutta la larghezza del nastro trasportatore. Funzionano in modalità stroboscopica per “congelare” il movimento dei pacchi in transito. Più barre luminose posizionate ad angoli prestabiliti illuminano la superficie dei pacchi da direzioni tali da massimizzare il contrasto dei codici a barre e ridurre al minimo i riflessi speculari provenienti dalle superfici delle etichette.
Perché la scansione di pacchi di grandi dimensioni è complessa
I colli di grandi dimensioni presentano sfide specifiche in materia di illuminazione che non si riscontrano nelle applicazioni di ispezione di piccoli componenti. Il campo visivo di uno scanner per colli di grandi dimensioni può avere una larghezza compresa tra 600 mm e 1200 mm e un’altezza compresa tra 400 mm e 800 mm. Per illuminare questo campo in modo uniforme da una distanza di lavoro compresa tra 500 mm e 1500 mm sono necessari illuminatori con elevata potenza di uscita, buona uniformità del fascio e un controllo preciso dell’angolo del fascio.
Le superfici dei colli sono spesso irregolari. Le scatole di cartone presentano facce leggermente concave o convesse a causa della pressione interna o dell’assorbimento di umidità. I sacchetti di plastica e gli imballaggi flessibili si adattano alla forma del contenuto. I codici a barre e le etichette su queste superfici irregolari non sono piatti rispetto all’asse della telecamera. L’illuminazione deve mantenere un’intensità e un contrasto sufficienti su tutta la gamma di orientamenti delle superfici che si incontrano in produzione.
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Velocità del nastro trasportatore e sfocatura da movimento
I nastri trasportatori per lo smistamento dei pacchi funzionano a velocità comprese tra 1,5 m/s e 3,5 m/s negli impianti ad alta produttività. A 2 m/s, un codice a barre con una larghezza minima delle barre di 0,5 mm richiede un tempo di esposizione inferiore a 250 microsecondi per evitare la sfocatura da movimento visibile. Gli illuminatori standard in modalità continua non sono in grado di fornire un’irraggianza superficiale adeguata con tempi di esposizione così brevi. È necessaria un’illuminazione stroboscopica ad alta intensità con correnti di picco molte volte superiori al valore nominale in modalità continua per fornire luce sufficiente nella finestra di esposizione disponibile.
Geometria delle barre luminose a LED per la scansione dei pacchi
Le barre luminose a LED per la scansione di colli di grandi dimensioni sono posizionate sopra, ai lati e talvolta sotto il nastro trasportatore, in modo da coprire tutte le facce del collo su cui possono essere applicate le etichette. La geometria dell’illuminazione è progettata per massimizzare il contrasto delle etichette, riducendo al minimo i punti di eccessiva luminosità e le ombre su tutta la superficie del collo.
Scansione dall’alto: configurazione della barra luminosa sopraelevata
La configurazione più comune per la scansione dei pacchi prevede l’uso di una o più telecamere montate sopra il nastro trasportatore per acquisire l’immagine della faccia superiore del pacco. Due file di luci sono posizionate sui lati opposti del campo visivo della telecamera, inclinate verso il basso con un angolo compreso tra 30° e 45° rispetto all’orizzontale. Questa geometria di illuminazione bilaterale elimina l’ombra proiettata dai bordi del pacco e garantisce un’illuminazione uniforme su tutta la faccia superiore. L’angolo compreso tra 30° e 45° è stato scelto per evitare il riflesso speculare dalle superfici piatte delle etichette in incidenza normale, mantenendo al contempo un’elevata irradianza superficiale.
Per i nastri trasportatori di grandi dimensioni, vengono utilizzate tre o quattro barre luminose per garantire una copertura uniforme su tutta la larghezza del campo visivo, senza cali di intensità ai bordi. Gli illuminatori a barra RODER Vision sono disponibili in lunghezze modulari e possono essere assemblati in base alla larghezza esatta del nastro trasportatore richiesta. I segmenti di barra adiacenti sono calibrati in termini di intensità e temperatura di colore per evitare linee di giunzione visibili nell’immagine della telecamera.
Scansione di etichette laterali e avvolgenti
Molti pacchi presentano le etichette di spedizione sui lati anziché sulla parte superiore. Le telecamere montate lateralmente, dotate di appositi illuminatori a barra, leggono queste etichette mentre il pacco attraversa il tunnel di scansione. Un tunnel di scansione completo può includere telecamere sulla parte superiore, sul lato sinistro, sul lato destro e, talvolta, anche sulla parte anteriore e posteriore, ciascuna con un illuminatore a barra dedicato. Gli illuminatori di ciascuna posizione della telecamera vengono attivati in modo indipendente e sincronizzati con l’esposizione della telecamera in quella posizione.
Sincronizzazione stroboscopica nei tunnel di scansione multicamera
Un tunnel di scansione multicamera con cinque o sei posizioni di ripresa richiede un’attenta gestione della sequenza di attivazione dei flash. Se tutti i dispositivi di illuminazione si attivano contemporaneamente, la luce proveniente da una posizione potrebbe riflettersi dalla superficie del pacco nel campo visivo di una telecamera adiacente, riducendo il contrasto dell’immagine in quel punto. La soluzione consiste nell’attivare ciascun dispositivo di illuminazione solo durante l’esposizione della telecamera ad esso associata, con un intervallo di tempo sufficiente a impedire l’illuminazione incrociata.
Gli illuminatori a barra RODER Vision supportano ingressi di trigger esterni con tempi di risposta inferiori a 2 microsecondi. La sequenza di trigger è gestita dal controller di visione centrale, che attiva ciascun illuminatore nella sequenza corretta in relazione all’esposizione della telecamera associata. L’interfaccia di trigger accetta segnali logici a 5 V e 24 V ed è direttamente compatibile con i formati di uscita dei controller di visione industriale standard e dei sistemi PLC utilizzati nell’automazione logistica.
Scelta della lunghezza d’onda per la lettura delle etichette dei pacchi
Le etichette dei pacchi includono un’ampia varietà di codici a barre, codici QR e testo stampati. La maggior parte dei codici a barre delle etichette di spedizione è stampata con inchiostro nero su sfondo bianco o grigio chiaro. Per le telecamere monocromatiche, l’illuminazione rossa da 625 nm a 660 nm offre un elevato contrasto su queste etichette e sfrutta la sensibilità di picco dei sensori al silicio in questa banda di lunghezze d’onda. L’illuminazione rossa riduce inoltre la visibilità delle variazioni di texture sulle superfici in cartone, che possono interferire con la decodifica dei codici a barre se producono variazioni di densità visibili nell’immagine.
Illuminazione bianca per la verifica delle etichette a colori
Alcune applicazioni logistiche richiedono, oltre alla lettura dei codici a barre, anche la verifica delle etichette a colori. Per queste applicazioni si utilizza un’illuminazione bianca, in modo da garantire una resa cromatica accurata nell’immagine ripresa dalla telecamera. Gli illuminatori a barra RODER Vision sono disponibili con LED bianchi ad alto CRI per un’illuminazione che garantisce la precisione dei colori. La temperatura di colore dell’illuminatore deve essere adeguata alla calibrazione del bilanciamento del bianco della telecamera a colori utilizzata per la verifica delle etichette.
Gestione termica in contesti logistici con operatività 24 ore su 24, 7 giorni su 7
I centri di smistamento logistico operano 24 ore su 24, 365 giorni all’anno. Il sistema di illuminazione deve garantire una potenza stabile per tutta la durata di questo ciclo di funzionamento continuo. Gli illuminatori a LED che funzionano ininterrottamente a cicli di lavoro elevati generano un calore significativo. Se la gestione termica dell’illuminatore è inadeguata, la temperatura di giunzione dei LED aumenta, riducendo la resa ottica e abbreviandone la durata.
Gli illuminatori a barra RODER Vision integrano la tecnologia di gestione termica HTTM. Il sistema HTTM controlla la resistenza termica tra la giunzione del LED e l’alloggiamento dell’illuminatore per mantenere la temperatura della giunzione entro l’intervallo di funzionamento nominale a tutte le temperature ambientali e in tutti i cicli di funzionamento riscontrabili negli impianti logistici. Ciò garantisce una resa ottica costante e la massima durata dei LED, riducendo gli intervalli di manutenzione e minimizzando i tempi di inattività non programmati negli impianti di smistamento ad alta produttività.
Grado di protezione IP e protezione ambientale
Gli ambienti logistici possono essere particolarmente impegnativi dal punto di vista ambientale. I sistemi di trasporto generano polvere proveniente dal cartone, dai materiali di imballaggio e dai residui di nastro adesivo. Nei centri di distribuzione alimentare è necessario pulire occasionalmente con acqua le superfici dei nastri trasportatori. Gli illuminatori per la scansione dei pacchi devono essere progettati per resistere alle condizioni ambientali in cui operano.
Gli illuminatori a barra RODER Vision sono disponibili nelle versioni con grado di protezione IP65 e IP67 per l’impiego in ambienti in cui è necessario impedire l’ingresso di polvere e acqua. Il grado di protezione IP65 è indicato per ambienti con nastri trasportatori soggetti a polvere e spruzzi d’acqua occasionali. Il grado di protezione IP67 garantisce la protezione dall’immersione per applicazioni nel settore della distribuzione alimentare e della conservazione a freddo, dove vengono utilizzate procedure di pulizia ad alta pressione. La scelta del grado di protezione IP corretto in fase di progettazione elimina la necessità di ricorrere a involucri protettivi aggiuntivi attorno all’illuminatore, riducendo la complessità e i costi di installazione.
Prodotti e tecnologie
Famiglie di illuminatori RODER Vision per logistica e scansione pacchi
Le seguenti famiglie di prodotti RODER Vision sono ideali per la scansione di pacchi di grandi dimensioni, la lettura di codici a barre e la verifica delle etichette sui sistemi di trasporto logistici.
DL5 – Matrice di LED ad Alta Intensità
Intensità di picco massima in modalità stroboscopica per la lettura ad alta velocità dei codici a barre sui nastri trasportatori. Disponibile in formato a barra estesa per la scansione di pacchi con campo visivo ampio. Lunghezze d’onda nel rosso e nel bianco.
DL6 – Matrice di LED ad alta densità
Gestione termica HTTM per operazioni logistiche 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Multibanda, con luce rossa e bianca. Compatibile con la modalità stroboscopica. Formato di grandi dimensioni per un’ampia copertura del nastro trasportatore.
BL3 – Retroilluminazione LED
Illuminazione a retroilluminazione per il rilevamento delle dimensioni dei pacchi e la profilatura della sagoma. Elevata uniformità. Compatibile con la modalità stroboscopica per l’integrazione su nastri trasportatori ad alta velocità. Disponibile in diversi formati.
DC6 — High Density LED Ring
Illuminazione ad anello per stazioni di lettura di piccoli pacchi ed etichette. Integrazione compatta sopra il nastro trasportatore. Multi-lunghezza d’onda. Compatibile con la luce stroboscopica per applicazioni di lettura ad alta velocità.
Domande frequenti
Le barre luminose producono un campo di illuminazione uniforme e ad alta intensità su tutta la larghezza dei nastri trasportatori di grandi dimensioni. Sono disponibili in lunghezze modulari per adattarsi a qualsiasi larghezza del nastro trasportatore. In modalità stroboscopica, raggiungono intensità di picco sufficienti a congelare il movimento dei pacchi a velocità del nastro comprese tra 2 e 3,5 m/s. L’utilizzo di più barre luminose posizionate ad angoli definiti garantisce un’illuminazione bilaterale che elimina le ombre sui bordi e copre le superfici delle etichette con orientamenti variabili.
La configurazione standard prevede due barre luminose posizionate sui lati opposti del campo visivo della telecamera, inclinate di 30-45 gradi rispetto all’orizzontale. Questa geometria bilaterale elimina le ombre sui bordi dei pacchi ed evita il riflesso speculare che si verifica in caso di incidenza normale sulle superfici piatte delle etichette. L’angolo esatto potrebbe richiedere una regolazione in base alla finitura della superficie dell’etichetta e alle variazioni di altezza del nastro trasportatore dei pacchi.
Attivare ciascun illuminatore solo durante l’esposizione della telecamera ad esso associata, lasciando un intervallo di tempo sufficiente tra un evento di attivazione e l’altro per impedire che la luce proveniente da una posizione raggiunga il campo visivo di una telecamera adiacente. La sequenza di attivazione è gestita dal controller di visione centrale. Gli illuminatori RODER Vision supportano ingressi di attivazione esterni con tempi di risposta inferiori a 2 microsecondi per una sincronizzazione precisa.
L’illuminazione rossa a 625-660 nm garantisce un elevato contrasto per i codici a barre stampati con inchiostro nero su etichette bianche o grigio chiaro. I sensori al silicio raggiungono la massima sensibilità in questa banda di lunghezze d’onda, ottimizzando il rapporto segnale-rumore. L’illuminazione rossa riduce inoltre la visibilità della trama superficiale del cartone, che può interferire con la decodifica dei codici a barre. L’illuminazione bianca viene utilizzata quando, oltre alla lettura dei codici a barre, è richiesta la verifica del colore dell’etichetta.
Il grado di protezione IP65 è adatto alla maggior parte degli ambienti con nastri trasportatori logistici, garantendo protezione dalla polvere proveniente dal cartone e dai materiali di imballaggio e resistenza agli spruzzi d’acqua durante la pulizia. Il grado IP67 è richiesto per le applicazioni di distribuzione alimentare e di conservazione a freddo, dove sulle superfici dei nastri trasportatori vengono effettuate procedure di lavaggio ad alta pressione. La scelta del grado di protezione IP corretto elimina la necessità di ricorrere a involucri protettivi aggiuntivi attorno all’illuminatore.
Contatti e informazioni
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