Les opérations logistiques et de traitement des commandes en ligne comptent parmi les domaines d’application de la Vision Industrielle qui connaissent la croissance la plus rapide. Le tri des colis, la Mesure Dimensionnelle, la Lecture de Codes-barres, la vérification de la présence des étiquettes et l’Inspection de la Qualité d’Impression sont autant de processus qui font l’objet d’une automatisation à grande échelle dans les centres de distribution et les centres de tri postaux du monde entier.
Les exigences en matière d’éclairage dans le domaine de l’automatisation logistique diffèrent considérablement de celles du contrôle qualité dans l’industrie manufacturière traditionnelle. Les colis présentent une grande diversité en termes de taille, de finition de surface et d’emplacement des étiquettes. Les convoyeurs fonctionnent à des vitesses élevées. La lumière ambiante dans les entrepôts est variable et difficile à contrôler. Le Système de Vision doit fonctionner de manière fiable dans toutes ces conditions, sans nécessiter de réglage manuel d’un colis à l’autre.
La croissance du commerce électronique et la demande en matière d’automatisation de la vision
Les volumes d’expéditions du commerce électronique mondial ont connu une hausse spectaculaire au cours de la dernière décennie. Les centres de tri de colis traitent désormais des millions d’articles par jour. La lecture manuelle des codes-barres et la Mesure Dimensionnelle ne permettent pas de s’adapter à ces volumes ; c’est pourquoi les systèmes de vision automatisés sont devenus la seule solution viable pour maintenir la cadence de production tout en garantissant les niveaux de précision requis.
Une cellule de vision logistique type doit lire simultanément les codes-barres et les codes QR sur plusieurs faces d’un colis en mouvement, mesurer les dimensions du colis pour calculer les frais d’expédition, vérifier la présence et le positionnement correct des étiquettes, et contrôler la qualité d’impression afin que les codes-barres restent lisibles par les machines. Toutes ces tâches doivent être accomplies dans le temps imparti, tandis que le colis traverse le tunnel d’inspection à la vitesse du convoyeur.
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Tri des colis : éclairage pour la lecture omnidirectionnelle des Codes-barres
Les codes-barres des colis peuvent se trouver sur n’importe quelle face de l’emballage. Une étiquette d’expédition peut être apposée sur le dessus, sur le côté ou à l’extrémité du carton, et le système de tri doit être capable de lire le code-barres quelle que soit son orientation. Cela nécessite des caméras couvrant plusieurs faces du colis à la fois, chacune disposant de son propre éclairage.
L’éclairage nécessaire à la lecture de codes-barres exige un contraste élevé entre les barres sombres et les espaces blancs du code. L’éclairage doit être suffisamment intense pour permettre une exposition courte de la caméra à la vitesse du convoyeur. À une vitesse de 2 mètres par seconde, un élément de 1 mm du code-barres parcourt 2 mm en 1 milliseconde ; une exposition de 0,5 ms ou moins est donc généralement nécessaire pour éviter tout flou de mouvement sur l’image du code-barres.
Cela nécessite soit un éclairage continu à haute intensité, soit un éclairage stroboscopique fonctionnant à son intensité maximale pendant l’exposition de la caméra. Les illuminateurs matriciels à haute intensité de Roder Vision conviennent aux deux configurations. En mode stroboscopique, l’intensité maximale peut être nettement supérieure à celle de l’éclairage continu, ce qui permet des expositions très courtes, même pour les codes-barres situés sur des surfaces sombres ou mates.
Conception de l’éclairage d’un tunnel pour la lecture multi-faces
Un tunnel de lecture de codes-barres est généralement équipé de caméras et d’illuminateurs situés sur le dessus, sur les deux côtés et, parfois, à l’avant et à l’arrière de l’ouverture du convoyeur. La géométrie de l’éclairage doit garantir que chaque face du colis reçoive un éclairage suffisant et uniforme, sans générer de reflets spéculaires susceptibles d’éblouir les caméras adjacentes.
Les illuminateurs s’étendant sur toute la largeur du convoyeur sont couramment utilisés pour les positions supérieure et latérales. Ils assurent un éclairage homogène des colis de différentes largeurs. Les illuminateurs modulaires Roder Vision peuvent être configurés en fonction de la largeur du convoyeur et allongés ou raccourcis selon les besoins de l’installation.
Mesure Dimensionnelle : éclairage pour la détermination des dimensions des colis
Les systèmes de mesure des dimensions des colis mesurent la longueur, la largeur et la hauteur de chaque colis afin de calculer le poids volumétrique servant à déterminer les frais d’expédition. Deux méthodes principales sont utilisées : la Projection de Lumière Structurée et la vision stéréoscopique.
Les systèmes à Lumière Structurée projettent un motif connu — généralement une ligne ou une grille laser — sur la surface du colis. La déformation du motif projeté, telle que la perçoit la caméra, permet de déterminer le profil de surface en 3D. Le niveau d’éclairage de l’arrière-plan doit rester faible par rapport à l’intensité de la Lumière Structurée. On recourt généralement à une synchronisation stroboscopique entre la source de Lumière Structurée et la caméra afin d’éliminer la lumière ambiante.
L’éclairage par rétroéclairage est utile dans certaines méthodes de dimensionnement où la silhouette du colis sert à déterminer les dimensions de son empreinte au sol. Un rétroéclairage à haute uniformité placé sous le convoyeur, associé à une caméra orientée vers le bas, permet d’obtenir une silhouette nette de la base du colis. Les rétroéclairages de la série BL de Roder Vision offrent la haute uniformité nécessaire à une détection précise des contours de la silhouette.
Vérification de la présence des étiquettes et de la qualité d’impression
Dans le cadre d’une opération logistique, chaque colis doit être muni d’une étiquette d’expédition correctement apposée et lisible par machine. L’absence d’étiquette ou un code-barres illisible entraîne l’exclusion du colis du circuit de tri et son acheminement vers un traitement manuel, ce qui représente un coût important dans les opérations à fort volume.
La vérification de la présence d’une étiquette utilise l’éclairage par réflexion pour détecter la surface de l’étiquette sur le colis. Le matériau de l’étiquette présente généralement des caractéristiques de réflectance différentes de celles de la surface du colis. Une Longueur d’Onde et un angle d’éclairage bien choisis permettent d’optimiser au maximum le contraste de réflectance entre l’étiquette et l’arrière-plan.
L’Inspection de la Qualité d’Impression permet de vérifier que les barres du code-barres sont correctement imprimées, avec une densité d’encre suffisante et sans bavures ni zones vides. Ce contrôle nécessite une imagerie à haute résolution associée à un éclairage à fort contraste. On utilise généralement des Illuminateurs annulaires ou coaxiaux pour limiter les ombres dues au relief de l’encre ou aux éléments en relief de l’étiquette.
Éclairage des convoyeurs à grande portée : principaux aspects à prendre en compte lors de la conception
Uniformité de l’éclairage pour des parcelles de tailles variables
Dans le cadre des opérations de commerce électronique, les colis vont des petits paquets aux grandes boîtes. Le système d’éclairage doit fournir un éclairage adéquat et uniforme sur toute la gamme de tailles de colis transitant par la zone d’inspection. Un illuminateur dimensionné pour un petit paquet peut s’avérer insuffisant pour un grand carton, tandis qu’un seul illuminateur à large champ peut dépasser des côtés d’un petit paquet et créer un éclairage inégal.
Les configurations d’illuminateurs modulaires, dont la largeur et la longueur sont réglables, sont privilégiées pour les installations de convoyeurs traitant des colis de tailles variables. Roder Vision conçoit des configurations de barres et de matrices sur mesure qui permettent d’adapter la zone d’éclairage active à la largeur du convoyeur et à la répartition des tailles des colis.
Gestion de la lumière ambiante dans les entrepôts
L’éclairage des entrepôts et des centres de distribution varie considérablement. Les luminaires LED à grande hauteur, les puits de lumière et les projecteurs destinés aux chariots élévateurs apportent tous un éclairage ambiant dont l’intensité et la direction évoluent au fil de la journée. L’éclairage du Système de Vision doit prendre le pas sur cette lumière ambiante afin de garantir une qualité d’image constante.
Le mode stroboscopique, associé à des temps d’exposition courts de la caméra, constitue la principale stratégie de Rejet de la Lumière Ambiante dans les applications logistiques. L’impulsion stroboscopique génère un flash de forte intensité pendant la durée d’exposition de la caméra. La lumière ambiante, qui est présente en continu mais à une intensité bien inférieure à celle du pic stroboscopique, n’a qu’un effet négligeable sur l’image lorsque les temps d’exposition sont courts.
Fonctionnement sans scintillement pour la synchronisation des caméras
En mode de fonctionnement continu, l’illuminateur doit être exempt de scintillement. Le scintillement de l’éclairage entraîne une variation périodique de la luminosité de l’image, ce qui fausse les résultats d’inspection. Les illuminateurs LED pilotés par des circuits à courant constant dotés d’un filtrage d’alimentation bien conçu sont, par nature, exempts de scintillement. Les illuminateurs RODER Vision utilisent des circuits électroniques de pilotage à courant constant afin de garantir un fonctionnement stable et sans scintillement en mode continu.
Intégration de lignes à grande vitesse : synchronisation du déclencheur et du codeur
Sur les lignes logistiques à grande vitesse, le déclenchement de la caméra et l’illuminateur sont généralement synchronisés avec un signal d’encodeur provenant du convoyeur. Lorsque le colis passe sous un capteur fixe, l’encodeur génère une impulsion à un intervalle de distance défini. Le Système de Vision déclenche la caméra et l’Illuminateur au moment précis où le colis se trouve dans la position correcte par rapport au Champ de Vision de la caméra.
Les illuminateurs Roder Vision acceptent une entrée de déclenchement numérique standard compatible avec les niveaux logiques PNP et NPN. Le temps de réponse entre le déclenchement et l’allumage est inférieur à 10 microsecondes, ce qui garantit une synchronisation précise entre le déclenchement de l’illuminateur et l’exposition de la caméra, même à des vitesses de convoyeur Haute Vitesse.
Produits et technologies
Gammes d’illuminateurs Roder Vision destinées aux applications logistiques
Les gammes Roder Vision présentées ci-dessous sont spécialement conçues pour la logistique, le tri des colis, la Lecture de Codes-barres et la gestion des commandes en ligne. Chacune d’entre elles prend en charge le mode stroboscopique et se décline en différentes configurations adaptées à l’intégration sur des convoyeurs.
DL5 – Matrice de LED Haute Intensité
Intensité de crête très élevée en mode stroboscopique. Temps de réponse court. Idéal pour la Lecture de Codes-barres à grande vitesse et la vérification d’étiquettes sur des Convoyeurs Haute Vitesse.
DL6 – Matrice de LED à haute densité
Stabilité thermique HTTM permettant un fonctionnement continu sur plusieurs équipes. Éclairage uniforme et étendu pour l’inspection de la face supérieure des colis et la détection de la présence d’étiquettes.
BL3 — Rétroéclairages à LED
Rétroéclairage à haute uniformité destiné au dimensionnement de la silhouette des colis et à la mesure de leur encombrement. Rendement stable, quelles que soient les dimensions des colis et les vitesses du convoyeur.
DC6 – Anneau LED haute densité
Éclairage annulaire quasi-coaxial pour la vérification de la qualité d’impression et des codes-barres. Éclairage sans ombre sur les surfaces des étiquettes. Conception compacte adaptée aux espaces d’installation restreints.
Questions fréquemment posées
Les illuminateurs LED Haute Intensité fonctionnant en mode stroboscopique sont les plus efficaces pour la lecture de codes-barres sur des convoyeurs à grande vitesse. Le stroboscope émet une impulsion courte et de haute intensité synchronisée avec l’exposition de la caméra, ce qui fige le mouvement sur l’image du code-barres et élimine la lumière ambiante de l’entrepôt. Des temps de réponse de déclenchement inférieurs à 10 microsecondes garantissent une synchronisation précise, même à des vitesses de convoyeur supérieures à 2 mètres par seconde.
Un tunnel de lecture de codes-barres à caméras multiples est équipé de caméras et d’illuminateurs couvrant le dessus, les deux côtés et l’avant de l’ouverture du convoyeur. Chaque caméra dispose de son propre illuminateur, positionné de manière à offrir un contraste adéquat sur la surface qu’elle couvre. Des barres d’éclairage s’étendant sur toute la largeur du convoyeur sont généralement utilisées pour les positions supérieure et latérales. Les angles d’éclairage sont conçus de telle sorte que les reflets spéculaires provenant d’un illuminateur n’entrent pas dans le Champ de Vision d’une caméra adjacente.
Le dimensionnement des colis fait appel à différentes techniques d’éclairage en fonction de la méthode de mesure utilisée. Les systèmes à Lumière Structurée projettent un motif connu et exploitent sa distorsion pour calculer le profil en 3D. Les systèmes à Rétroéclairage éclairent la silhouette du colis par le bas afin de mesurer les dimensions de son empreinte au sol. Les systèmes de Vision utilisent un éclairage diffus pour mettre en valeur la texture, ce qui permet la correspondance des caractéristiques entre des paires d’images stéréoscopiques.
La stratégie principale repose sur le mode stroboscopique avec des temps d’exposition courts de la caméra. L’impulsion stroboscopique délivre une intensité de crête élevée pendant la fenêtre d’exposition. Avec des temps d’exposition courts, généralement inférieurs à 1 milliseconde, la contribution de la lumière ambiante est négligeable par rapport au signal stroboscopique. Des boîtiers partiels autour de la zone d’inspection réduisent encore davantage la pénétration de la lumière ambiante provenant des luminaires des entrepôts à grande hauteur et des puits de lumière.
Pour des vitesses de convoyeur supérieures à 1 mètre par seconde, des temps de réponse du déclencheur inférieurs à 10 microsecondes sont nécessaires afin d’assurer une synchronisation précise entre le déclenchement de l’illuminateur et l’exposition de la caméra. Des temps de réponse plus longs entraînent une incertitude de position : à 2 m/s, un retard de 100 microsecondes correspond à un déplacement du colis de 0,2 mm pendant ce délai, ce qui peut entraîner un flou ou un désalignement sur l’image capturée.
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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