Las operaciones logísticas y de gestión de pedidos de comercio electrónico se encuentran entre los ámbitos de aplicación de la Visión Artificial que más rápido crecen. La clasificación de paquetes, la Medición Dimensional, la Lectura de Códigos de Barras, la verificación de la presencia de etiquetas y la Inspección de Calidad de Impresión se están automatizando a gran escala en centros de distribución y centros postales de todo el mundo.
Los requisitos de iluminación en la automatización logística difieren mucho de los de la inspección tradicional en la industria manufacturera. Los paquetes varían muchísimo en cuanto a tamaño, acabado de la superficie y ubicación de las etiquetas. Las cintas transportadoras van a gran velocidad. La luz ambiental en los almacenes es variable y difícil de controlar. El Sistema de Visión tiene que funcionar de forma fiable en todas estas condiciones sin necesidad de ajustes manuales entre un paquete y otro.
El crecimiento del comercio electrónico y la demanda de automatización de la visión
Los volúmenes de envíos del comercio electrónico a nivel mundial se han disparado en la última década. Las instalaciones de clasificación de paquetes gestionan ahora millones de artículos al día. El escaneo manual de códigos de barras y la Medición Dimensional no dan abasto con estos volúmenes, por lo que los sistemas de visión automatizados se han convertido en la única forma viable de mantener el rendimiento de producción con los niveles de precisión necesarios.
Una célula de visión logística típica tiene que leer códigos de barras y códigos QR de varias caras de un paquete en movimiento a la vez, medir las dimensiones del paquete para calcular los gastos de envío, confirmar que las etiquetas estén presentes y bien colocadas, y comprobar la calidad de impresión para que los códigos de barras se puedan leer con máquinas. Todas estas tareas tienen que completarse en el tiempo disponible mientras el paquete pasa por el túnel de inspección a la velocidad de la cinta transportadora.
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Clasificación de paquetes: iluminación para la lectura omnidireccional de códigos de barras
Los códigos de barras de los paquetes pueden estar en cualquier cara del embalaje. Una etiqueta de envío puede estar en la parte de arriba, en un lateral o en un extremo de la caja, y el sistema de clasificación tiene que leer el código de barras sea cual sea su orientación. Para eso se necesitan cámaras que cubran varias caras del paquete a la vez, cada una con su propia iluminación.
La iluminación para la lectura de códigos de barras requiere un alto contraste entre las barras oscuras y los espacios blancos del código. La iluminación tiene que ser lo suficientemente intensa como para permitir una exposición breve de la cámara a la velocidad de la cinta transportadora. A 2 metros por segundo, un elemento de 1 mm del código de barras recorre 2 mm en 1 milisegundo, por lo que normalmente se necesita una exposición de 0,5 ms o menos para evitar el desenfoque de movimiento en la imagen del código de barras.
Para eso se necesita o bien un iluminador continuo de alta intensidad o bien un iluminador estroboscópico que funcione a su máxima intensidad durante la exposición de la cámara. Los iluminadores matriciales de alta intensidad de Roder Vision sirven para ambas configuraciones. En modo estroboscópico, la intensidad máxima puede superar con creces la intensidad continua nominal, lo que permite exposiciones muy cortas incluso para códigos de barras en superficies oscuras o mates.
Diseño de la iluminación de un túnel para la lectura multifacial
Un túnel de lectura de códigos de barras suele llevar cámaras y iluminadores en la parte superior, a ambos lados y, a veces, en la parte delantera y trasera de la abertura de la cinta transportadora. La geometría de la iluminación debe garantizar que cada cara del paquete reciba una luz adecuada y uniforme sin que se produzcan reflejos especulares que deslumbren a las cámaras adyacentes.
Para las posiciones superior y lateral se suelen usar iluminadores que ocupan todo el ancho de la cinta transportadora. Proporcionan una iluminación uniforme en paquetes de diferentes anchos. Los iluminadores modulares Roder Vision se pueden configurar para adaptarse al ancho de la cinta transportadora y se pueden alargar o acortar según lo requiera la instalación.
Medición Dimensional: iluminación para determinar el tamaño de los paquetes
Los sistemas de medición de paquetes miden la longitud, la anchura y la altura de cada paquete para calcular el peso volumétrico a efectos de los gastos de envío. Se utilizan dos métodos principales: la Proyección de Luz Estructurada y la visión estereoscópica para calcular la profundidad.
Los sistemas de Luz Estructurada proyectan un patrón conocido —normalmente una línea o una rejilla láser— sobre la superficie del paquete. La distorsión del patrón proyectado, tal y como lo capta la cámara, permite calcular el perfil 3D de la superficie. El nivel de iluminación del fondo tiene que ser bajo en comparación con la intensidad de la luz estructurada. Normalmente se usa la sincronización estroboscópica de la fuente de Luz Estructurada con la cámara para eliminar la luz ambiental.
La retroiluminación sirve para algunos métodos de dimensionamiento en los que se usa la silueta del paquete para calcular las dimensiones de su base. Una retroiluminación de alta uniformidad situada debajo de la cinta transportadora, junto con una cámara orientada hacia abajo, genera una silueta nítida de la base del paquete. Las retroiluminaciones de la serie BL de Roder Vision ofrecen la alta uniformidad necesaria para una detección precisa de los bordes de la silueta.
Verificación de la presencia de etiquetas y de la calidad de impresión
Cada paquete en una operación logística tiene que llevar una etiqueta de envío colocada correctamente y legible por máquina. Si falta la etiqueta o el código de barras no se lee bien, el paquete se excluye del proceso de clasificación y se desvía para su gestión manual, lo cual resulta costoso en operaciones de gran volumen.
La verificación de la presencia de la etiqueta usa iluminación reflejada para detectar la superficie de la etiqueta en el paquete. El material de la etiqueta suele tener características de reflectancia diferentes a las de la superficie del paquete. Si se eligen bien la Longitud de Onda y el ángulo de la iluminación, se consigue que el contraste de reflectancia entre la etiqueta y el fondo sea lo más alto posible.
La inspección de Calidad de Impresión confirma que las barras del código de barras estén bien impresas, con suficiente densidad de tinta y sin manchas ni huecos. Para esta inspección se necesita una imagen de alta resolución con una iluminación de alto contraste. Normalmente se usan iluminadores anulares o coaxiales para evitar las sombras causadas por el relieve de la tinta o los elementos en relieve de la etiqueta.
Iluminación de cintas transportadoras de gran extensión: aspectos clave a tener en cuenta en el diseño
Uniformidad de la iluminación en parcelas de distintos tamaños
Los paquetes en las operaciones de comercio electrónico van desde pequeños sobres hasta cajas grandes. El sistema de iluminación tiene que proporcionar una luz adecuada y uniforme en toda la gama de tamaños de paquetes que pasan por la zona de inspección. Un iluminador diseñado para un paquete pequeño puede quedarse corto con una caja grande, mientras que un único iluminador de área amplia puede sobresalir por los lados de un paquete pequeño y provocar una iluminación desigual.
Las configuraciones modulares de iluminadores que se ajustan en anchura y longitud son las más recomendables para instalaciones de cintas transportadoras con paquetes de distintos tamaños. Roder Vision fabrica configuraciones de barras y matrices con longitudes a medida que permiten adaptar el área de iluminación activa a la anchura de la cinta transportadora y a la distribución del tamaño de los paquetes.
Gestión de la luz ambiental en entornos de almacén
La iluminación de los almacenes y centros de distribución varía mucho. Las luminarias LED de gran altura, los tragaluces y las luces de trabajo de las carretillas elevadoras aportan una iluminación ambiental cuya intensidad y dirección van cambiando a lo largo del día. El iluminador del Sistema de Visión tiene que contrarrestar esta luz ambiental para mantener una calidad de imagen constante.
El modo estroboscópico, con tiempos de exposición cortos de la cámara, es la estrategia principal para el Rechazo de Luz Ambiental en aplicaciones logísticas. El pulso estroboscópico emite un destello de alta intensidad durante el intervalo de exposición de la cámara. La luz ambiental, que incide de forma continua con una intensidad mucho menor que el pico del destello estroboscópico, tiene un efecto insignificante en la imagen cuando los tiempos de exposición son cortos.
Funcionamiento sin parpadeos para la sincronización con la cámara
En el modo de funcionamiento continuo, el iluminador tiene que funcionar sin parpadeos. El parpadeo en la iluminación provoca variaciones periódicas en el brillo de la imagen, lo que da lugar a resultados de inspección inconsistentes. Los iluminadores LED controlados por controladores de corriente constante con un filtrado de la Fuente de Alimentación bien diseñado no parpadean por naturaleza. Los iluminadores de Roder Vision utilizan una electrónica de control de corriente constante para mantener un funcionamiento estable y sin parpadeos en modo continuo.
Integración en líneas de alta velocidad: sincronización del disparador y del codificador
En las líneas logísticas de alta velocidad, el disparador de la cámara y el destello del Iluminador suelen sincronizarse con una señal del codificador del Transportador de Alta Velocidad. A medida que el paquete pasa por debajo de un Sensor fijo, el codificador genera un pulso a intervalos de distancia definidos. El Sistema de Visión activa la cámara y el Iluminador justo en el momento en que el paquete se sitúa en la posición correcta respecto al Campo de Visión de la cámara.
Los iluminadores Roder Vision admiten una entrada de activación digital estándar compatible con los niveles lógicos PNP y NPN. El tiempo de respuesta entre la activación y la iluminación es inferior a 10 microsegundos, por lo que el encendido del iluminador se mantiene perfectamente sincronizado con la exposición de la cámara, incluso a velocidades muy altas del transportador de Alta Velocidad.
Productos y tecnologías
Gamas de iluminadores Roder Vision para aplicaciones logísticas
Las familias de cámaras Roder Vision que te mostramos a continuación están diseñadas para logística, clasificación de paquetes, Lectura de Códigos de Barras y gestión de pedidos de comercio electrónico. Todas admiten el modo estroboscópico y están disponibles en configuraciones adecuadas para su integración en cintas transportadoras.
DL5 – Matriz LED de Alta Intensidad
Intensidad máxima muy alta en modo estroboscópico. Respuesta de activación rápida. Ideal para la Lectura de Códigos de Barras a alta velocidad y la verificación de etiquetas en Transportadores de Alta Velocidad.
DL6 – Matriz LED de alta densidad
Estabilidad térmica HTTM para un funcionamiento continuo en varios turnos. Iluminación uniforme y de amplio alcance para la inspección de la cara superior de los paquetes y la detección de la presencia de etiquetas.
BL3 — Retroiluminadores LED
Retroiluminación de alta uniformidad para determinar las dimensiones de la silueta de los paquetes y medir su superficie de contacto. Rendimiento estable con paquetes de distintos tamaños y a diferentes velocidades de la cinta transportadora.
DC6 — Anillo LED de alta densidad.
Iluminación anular casi coaxial para la verificación de la calidad de impresión y de los códigos de barras. Iluminación sin sombras en las superficies de las etiquetas. Diseño compacto para espacios de instalación reducidos.
Preguntas frecuentes
Los iluminadores LED de alta intensidad que funcionan en modo estroboscópico son los más eficaces para la Lectura de Códigos de Barras en cintas transportadoras rápidas. El modo estroboscópico emite un pulso corto y de alta intensidad sincronizado con la exposición de la cámara, lo que congela el movimiento en la imagen del código de barras y elimina la luz ambiental del almacén. Los tiempos de respuesta del disparador, inferiores a 10 microsegundos, mantienen una sincronización precisa a velocidades de cinta transportadora superiores a 2 metros por segundo.
Un túnel de lectura de códigos de barras con varias cámaras cuenta con cámaras y iluminadores que cubren la parte superior, ambos lados y la parte delantera de la abertura de la cinta transportadora. Cada cámara tiene su propio iluminador colocado de forma que proporcione el contraste adecuado en la zona que cubre. Para las posiciones superior y laterales se suelen usar iluminadores lineales que abarcan todo el ancho de la cinta transportadora. Los ángulos de iluminación están diseñados para que los reflejos especulares de un iluminador no entren en el Campo de Visión de una cámara adyacente.
El dimensionamiento de los paquetes utiliza diferentes métodos de iluminación según el método de medición. Los sistemas de Luz Estructurada proyectan un patrón conocido y utilizan su distorsión para calcular el perfil 3D. Los sistemas de Retroiluminación iluminan la silueta del paquete desde abajo para medir las dimensiones de su base. Los sistemas de Visión estereoscópica utilizan Iluminación Difusa para aportar textura y facilitar la correspondencia de características entre pares de imágenes estereoscópicas.
La estrategia principal es el modo estroboscópico con tiempos de exposición cortos de la cámara. Las carcasas parciales alrededor de la zona de inspección reducen aún más la entrada de luz ambiental procedente de las luminarias de los almacenes de gran altura y de los claraboyas.
Para velocidades de cinta transportadora superiores a 1 metro por segundo, se necesitan tiempos de respuesta del disparador inferiores a 10 microsegundos para lograr una sincronización precisa entre el disparo del Iluminador y la exposición de la cámara. Los tiempos de respuesta más largos aumentan la incertidumbre posicional: a 2 m/s, un retraso de 100 microsegundos equivale a un desplazamiento del paquete de 0,2 mm durante ese tiempo, lo que puede provocar que la imagen capturada salga borrosa o desalineada.
Contactos e información
Contacto para información general : info@roder.it
Partner de integración de sistemas y sensores : www.roder.it
División de Visión Artificial de RODER : www.rodervision.com
División de Instrumentos de RODER : www.innovacheck.com
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