Con la visione gli imballaggi escono meglio!

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Iris gtr

Il produttore di bevande utilizza un sistema di ispezione degli imballaggi basato su smart camera, per eliminare gli errori di orientamento e di conteggio

Un produttore globale di bibite e bevande stava avendo delle difficoltà con l’orientamento dell’imballaggio delle casse e gli errori di conteggio, che comportavano lamentele da parte dei clienti e tempi di fermo macchina a causa di inceppamenti. Acquire Automation, un fornitore di soluzioni e servizi di automazione con sede a Fishers (Indianapolis), IN, è stato assunto per sviluppare un sistema completo di ispezione degli imballaggi per risolvere questi problemi. La soluzione è stata integrata all’interno di una incartonatrice esistente e utilizza l’elaborazione elettronica delle immagini per contare e verificare l’orientamento di 40 e 50 scatole di succhi di frutta in confezioni termoretraibili e non termoretraibili.

La linea di ispezione

La linea di ispezione comprende un sistema di visione artificiale, un sistema di controllo di feedback basato su PLC (Programmable Logic Controller), un’interfaccia uomo-macchina (HMI) intuitiva e una cornice d’immagine, che assicura la protezione della telecamera e la corretta illuminazione del prodotto. L’HMI e la cornice di immagine sono entrambi progettati da Acquire Automation. Il sistema di visione utilizza una telecamera smart Matrox Iris GT per l’elaborazione di immagini e l’esecuzione di algoritmi. Altri componenti per l’elaborazione elettronica delle immagini includono una scheda di breakout, una lente di imaging, luci fluorescenti ad alta frequenza a 120 V e il cablaggio.

Sistema di visione basato su telecamera smart

L’applicazione di ispezione è stata sviluppata con Matrox Design Assistant, un ambiente di sviluppo integrato (IDE) che viene fornito con la telecamera smart Iris GT. L’IDE permette agli utenti di creare applicazioni di visione artificiale costruendo diagrammi di flusso invece di codificare programmi o script. Una volta completato lo sviluppo, il progetto (o diagramma di flusso) viene caricato e memorizzato localmente sulla telecamera. Il progetto viene poi eseguito sulla telecamera Iris GT e monitorato dall’interfaccia uomo-macchina (HMI) basata su web e facile da utilizzare, che gira su un PC. L’operatore può interagire e regolare il sistema senza doversi collegare ad un sistema di controllo o eseguire una complicata programmazione del sistema.

Nell’applicazione di ispezione vengono utilizzati diversi strumenti di assistenza alla progettazione o passaggi del diagramma di flusso. Lo strumento principale, la corrispondenza del modello, identifica correttamente la presenza e l’orientamento delle scatole di succhi di frutta. Per posizionare correttamente e impostare le tolleranze di soglia per lo strumento di corrispondenza del modello, sono necessari ulteriori strumenti, quali il fissaggio, il controllo dell’intensità e l’elaborazione dell’immagine.

L’HMI è stata progettata in modo che sia estremamente semplice per gli operatori visualizzare i conteggi, impostare le tolleranze, memorizzare le immagini precedenti e regolare le impostazioni della telecamera. L’HMI fornisce anche il controllo degli accessi di login, per evitare che personale non autorizzato possa alterare il sistema, e comprende dei contatori ad alta precisione dei prodotti per la raccolta dei dati e la stima delle tendenze. Il sistema salva automaticamente le immagini di ispezione non riuscite per un’analisi di follow-up

Machine vision e packaging
Machine vision e packaging

Perché utilizzare una telecamera smart Matrox Iris?

Diversi fattori hanno portato il produttore di bevande a scegliere la telecamera Matrox Iris GT per il sistema di visione dell’incartonatrice. John Duffin, Vice Presidente di Acquire, spiega: “Il piccolo fattore di forma di Iris GT ha avuto un ruolo importante, ma, cosa ancora più importante, sono state le dimensioni e l’esperienza dell’organizzazione Matrox, compreso il team di supporto alle applicazioni e il team addetto alle soluzioni di Acquire, che offrono al cliente finale la sicurezza di avere trovato nella telecamera smart Matrox una soluzione solida e completamente supportata”.

Oltre alla preziosa assistenza ricevuta da North Coast Technical Sales, il distributore principale di Matrox Imaging nel Midwest degli Stati Uniti, Acquire si è affidata in larga misura al supporto tecnico fornito dalla Vision Squad di Matrox, un team di guru degli algoritmi che aiuta i clienti a valutare la fattibilità dell’applicazione e a determinare come utilizzare al meglio gli strumenti di elaborazione/analisi Matrox per arrivare a una soluzione ottimale. Arnaud Lina, Responsabile dell’Elaborazione delle Immagini di Matrox Imaging, supervisiona il team e afferma: “In qualità di fornitore di componenti per l’elaborazione delle immagini, sappiamo che spesso esiste un divario tra la funzionalità di un prodotto e l’esperienza che un cliente deve avere per integrare al meglio quel prodotto nella propria applicazione. La visione artificiale non è e non sarà mai una scienza perfetta, quindi l’obiettivo della Vision Squad è quello di essere il collegamento che ci permette di trasferire la nostra esperienza e conoscenza ai clienti nel modo più efficiente e diretto possibile”.

John Duffin commenta: “Abbiamo utilizzato le competenze della Vision Squad in diverse occasioni per consultare e rivedere lo sviluppo del progetto e l’ottimizzazione dell’esecuzione. Il team di supporto all’integrazione ha fornito assistenza per la scrittura dei driver touch screen, lo sviluppo di procedure personalizzate per la regolazione della messa a fuoco e l’ottimizzazione dei diagrammi di flusso per favorire la velocità e l’interazione con l’HMI. Questo supporto ci ha aiutato a implementare una soluzione con un budget e tempi ristretti. È fantastico avere un team reattivo che ti assiste nell’implementazione delle soluzioni nel modo più rapido ed efficace possibile”.

Installazione

Una delle principali sfide affrontate da Acquire durante lo sviluppo, anche se diverse unità di stoccaggio erano in funzione sulla linea, era rappresentata dal cliente che voleva avere una limitata interazione con l’operatore. Di conseguenza, il diagramma di flusso del sistema di visione doveva essere abbastanza flessibile da gestire tutti questi cambiamenti. John Duffin spiega: “Abbiamo deciso di considerare le diverse caratteristiche della scatola, tra cui colore, dimensione, posizione, ecc., per aiutare a determinare quale sia l’unità di stoccaggio generale in funzione e quindi basare le nostre decisioni di visione (tolleranze e modelli) sui risultati generali”. Un’altra sfida è stata quella di illuminare in modo uniforme il prodotto per tutte le varie unità di stoccaggio, sia che la pellicola di imballaggio delle scatole di succhi di frutta sia presente o meno.

Conclusione

La soluzione ha ricevuto un feedback estremamente positivo da parte del cliente, poiché ha risolto i loro problemi di orientamento dell’imballaggio e di errori di conteggio. Il sistema è stato in grado di rilevare i seguenti errori: scatole inclinate, mancanti, schiacciate, cadute, ruotate o in numero eccessivo; scatole di succhi di frutta in confezioni termoretraibili mancanti, capovolti o rovesciati; schede prodotto danneggiate (cioè le etichette che devono essere applicate sulle scatole di succhi di frutta termoretraibili); vassoi inclinati e scatole con linguette alzate. Il sistema di visione non solo funziona per identificare questi problemi del prodotto, ma aiuta anche a identificare rapidamente un problema di processo e, spesso, la causa alla radice del guasto. Ciò si traduce in un significativo risparmio di ore di lavoro da parte degli operatori e riduce notevolmente i richiami dei prodotti e i reclami dei clienti. John Duffin afferma: “Senza un sistema di visione, la maggior parte di questi problemi verrebbe identificata, se nel caso, attraverso un campionamento di qualità. A quel punto, le correzioni diventano estremamente laboriose e richiedono un’ispezione manuale di decine o centinaia di migliaia di prodotti”.