L’ispezione delle etichette è una fase critica del controllo qualità in praticamente tutte le linee di confezionamento dei prodotti di consumo. Le etichette riportano informazioni obbligatorie sul prodotto, tra cui elenchi degli ingredienti, dichiarazioni sugli allergeni, numeri di lotto, date di scadenza e marcature normative. Qualsiasi errore nell’etichetta (testo mancante, cifre trasposte, codice a barre errato, piega, ruga, bolla o disallineamento) può innescare richiami di prodotti, non conformità normative o problemi di sicurezza per i consumatori.
I sistemi di visione artificiale garantiscono un’ispezione delle etichette in linea al 100% alla massima velocità di produzione. L’efficacia delle prestazioni di questi sistemi dipende interamente dalla qualità dell’immagine prodotta dall’illuminazione. L’illuminazione diffusa costituisce il punto di partenza per la maggior parte delle applicazioni di ispezione delle etichette, poiché elimina i riflessi speculari e le ombre che rendono difficili da acquisire le superfici delle etichette in presenza di luce diretta. La scelta della giusta combinazione tra geometria di illuminazione e lunghezza d’onda è la chiave per un rilevamento affidabile tra l’ampia gamma di materiali, finiture e tipi 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 stesso dell’etichetta può essere carta, film plastico, lamina metallica 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 differenti che condizionano la risposta dell’etichetta all’illuminazione.
Le etichette lucide generano forti riflessi speculari se sottoposte a illuminazione diretta. Tali riflessi creano punti di abbagliamento nell’immagine della telecamera che saturano il sensore e rendono impossibile la lettura del testo o la verifica della stampa nell’area interessata. Le etichette in lamina metallica e metallizzate sono ancora più problematiche: l’intera superficie dell’etichetta agisce come uno specchio sotto illuminazione diretta, producendo un’immagine che non contiene quasi alcuna informazione utile sul contenuto dell’etichetta.
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Le etichette in carta opaca e non patinata producono meno riflessi speculari, ma sono soggette a ombre e gradienti in presenza di un’illuminazione non uniforme. Qualsiasi variazione dell’intensità di illuminazione nel campo visivo crea apparenti variazioni di densità nell’immagine che gli algoritmi di elaborazione delle immagini possono interpretare erroneamente come difetti di stampa.
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 ogni singolo riflesso speculare, poiché l’energia riflessa viene dispersa in molte direzioni anziché concentrarsi su un unico angolo speculare. Il risultato è un’immagine molto più uniforme della superficie dell’etichetta, indipendente da lievi inclinazioni o variazioni di curvatura della superficie.
Illuminatori a Cupola Piatta per Etichette Piane e Leggermente Curve
Gli illuminatori a cupola piana forniscono un’illuminazione diffusa da una sorgente di grande superficie. La luce esce attraverso un pannello diffusore che produce un campo di illuminazione uniforme e omnidirezionale. Per etichette piane ed etichette su superfici a bassa curvatura, l’illuminazione a cupola piatta offre l’illuminazione di sfondo più uniforme disponibile da una sorgente frontale. L’uniformità degli illuminatori a cupola piatta RODER Vision della serie FD supera il 90% sull’area attiva, mantenendo una qualità dell’immagine costante sull’intera etichetta.
Illuminazione ad Anello per Contenitori Cilindrici
Le etichette su contenitori cilindrici come bottiglie, lattine e tubetti vengono ispezionate con un illuminatore ad anello centrato sull’asse del contenitore. La geometria ad anello fornisce un’illuminazione da tutte le direzioni azimutali contemporaneamente, compensando la curvatura della superficie dell’etichetta. Ogni punto della superficie dell’etichetta cilindrica riceve la luce da almeno alcuni dei LED dell’anello con un angolo vicino all’incidenza normale, offrendo un’immagine relativamente uniforme lungo la curvatura del contenitore.
Per le etichette sulle bottiglie, si utilizza un illuminatore ad anello con un diametro interno ampio in modo che la bottiglia possa passare all’interno dell’anello. L’anello viene posizionato a un’altezza tale da centrarlo sulla zona dell’etichetta. Per l’ispezione rotativa ad alta velocità di contenitori cilindrici, più illuminatori ad anello vengono disposti lungo la circonferenza di una stella di trasporto 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 dell’etichetta acquisita dalla telecamera con un’immagine di riferimento o una descrizione parametrica del contenuto atteso. I compiti di ispezione includono la conferma della presenza e della posizione di tutti gli elementi stampati, la lettura di dati variabili come numeri di lotto e date di scadenza, la verifica della simbologia e della leggibilità dei codici a barre e l’individuazione di difetti di qualità della 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 inchiostro nero su etichette bianche o chiare, qualsiasi lunghezza d’onda visibile garantisce 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 attenua l’inchiostro rosso e aumenta il contrasto dell’inchiostro blu e verde su sfondo bianco. Un illuminatore blu attenua l’inchiostro blu e aumenta il contrasto degli inchiostri rosso e giallo. Qualora la stessa telecamera debba leggere inchiostro nero, inchiostri colorati e codici a barre su un’unica etichetta, l’illuminazione bianca fornisce un contrasto di base ragionevole per tutti i colori. Qualora un colore di inchiostro specifico debba essere ispezionato con il massimo contrasto possibile, è da preferire un illuminatore a singola lunghezza d’onda abbinato al colore complementare dell’inchiostro.
Illuminazione UV per Caratteristiche di Sicurezza e Autenticazione
Molte etichette incorporano elementi di sicurezza fluorescenti alla luce UV che rimangono invisibili sotto luce bianca. Questi includono inchiostri, fibre e rivestimenti reattivi ai raggi UV che fluorescono fortemente sotto illuminazione ultravioletta a 365 nm o 395 nm. L’ispezione con visione artificiale e illuminazione UV consente di confermare la presenza e la posizione di questi elementi di sicurezza. Viene utilizzata nell’ispezione di etichette farmaceutiche, nell’autenticazione di prodotti ad alto valore e nella tutela del marchio.
Rilevamento di Pieghe e Grinze
Le pieghe e le rughe sulle etichette sono difetti meccanici causati da un’errata applicazione dell’etichetta, da una tensione errata dell’etichetta durante l’applicazione 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 con pieghe può non rispettare i requisiti normativi per la leggibilità delle informazioni obbligatorie.
Rilevamento delle Pieghe tramite Ombra
Le pieghe e le rughe sono deformazioni tridimensionali della superficie. Proiettano ombre sotto illuminazione direzionale e appaiono come linee luminose sotto illuminazione in campo scuro con incidenza radente. L’approccio 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 rughe. Le due immagini vengono acquisite separatamente mediante sincronizzazione stroboscopica e analizzate da algoritmi di ispezione distinti.
In presenza di un’illuminazione a basso angolo compreso tra 10° e 20° rispetto all’orizzontale, una piega alta solo 0,1 mm su un’etichetta piana proietta un’ombra lunga da 0,3 a 0,6 mm. Tale ombra viene facilmente individuata dall’algoritmo di ispezione. L’altezza minima della piega rilevabile dipende dall’angolo di illuminazione e dalle dimensioni dei pixel del sistema di telecamere. Per l’ispezione di etichette ad alta risoluzione, è possibile rilevare pieghe con un’altezza fino a soli 50 micrometri utilizzando l’opportuna illuminazione a basso angolo.
Verifica della Presenza e della Posizione dell’Etichetta
Prima di poter verificare il contenuto della stampa, il sistema deve confermare la presenza dell’etichetta e il suo corretto posizionamento sul prodotto. Il rilevamento della presenza dell’etichetta viene solitamente eseguito con un illuminatore ad anello o un illuminatore matriciale che fornisce un’illuminazione frontale. La superficie non etichettata del contenitore presenta una riflettanza o un colore differente rispetto all’area etichettata, e tale differenza viene individuata tramite una soglia di luminosità o di colore nell’immagine.
La misurazione della posizione dell’etichetta verifica che l’etichetta sia applicata entro le tolleranze di posizionamento consentite. Viene misurata a partire dalle coordinate immagine dei bordi dell’etichetta. Qualsiasi scostamento sistematico nella posizione dell’etichetta indica un problema dell’etichettatrice o della tensione di avanzamento del nastro. Il sistema di ispezione genera un segnale di correzione che può essere inviato al controller dell’etichettatrice 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 macchie di inchiostro.
L’illuminazione diffusa proveniente da un illuminatore ad anello o a cupola piana è generalmente sufficiente per la verifica dei codici a barre su etichette in carta e film plastico. Per etichette in lamina metallica o metallizzate in cui il codice a barre è goffrato o punzonato a caldo, potrebbe essere necessaria una combinazione di illuminazione diffusa e direzionale per creare un contrasto sufficiente a una lettura affidabile del codice a barre. Gli illuminatori RODER Vision della serie DL6 con impostazioni angolari regolabili consentono di adattare la geometria di illuminazione allo specifico materiale del supporto 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 idonee per il rilevamento della presenza delle etichette, la verifica della stampa, il rilevamento delle pieghe e la lettura dei codici a barre sulle linee di confezionamento.
FD2 – Illuminatori LED a cupola piatta
Illuminazione diffusa per etichette piane e a bassa curvatura. Elimina i punti di abbagliamento su etichette in film plastico e lamina metallica. Sfondo uniforme per la verifica della stampa e l’ispezione del colore.
DC6 — High Density LED Ring
Illuminazione ad anello per l’ispezione di etichette su contenitori cilindrici. Compensa la curvatura della superficie. Multi-lunghezza d’onda per l’ottimizzazione del contrasto dei colori degli inchiostri. Compatibile con funzionamento stroboscopico.
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 di abbagliamento speculari sulle superfici delle etichette lucide, in film plastico e in lamina metallica. Offre uno sfondo dell’immagine uniforme e indipendente da lievi curvature o inclinazioni della superficie, garantendo che i contenuti stampati, i testi e i codici a barre rimangano uniformemente visibili sull’intera area dell’etichetta, indipendentemente dalla finitura o dalla curvatura del contenitore.
Per l’inchiostro nero su sfondi chiari è efficace qualsiasi lunghezza d’onda visibile. Per gli inchiostri colorati, occorre utilizzare una lunghezza d’onda complementare al colore dell’inchiostro per ottenere il massimo contrasto: illuminazione rossa per inchiostri blu e verdi, illuminazione blu per inchiostri rossi e gialli. L’illuminazione bianca si utilizza quando un’unica telecamera deve verificare più colori di inchiostro sulla stessa etichetta. L’illuminazione UV a 365-395 nm evidenzia elementi di sicurezza fluorescenti invisibili sotto luce bianca.
L’illuminazione direzionale a basso angolo compreso tra 10 e 20 gradi rispetto all’orizzontale rappresenta la tecnica più efficace per il rilevamento di pieghe e rughe. La piega proietta una lunga ombra sotto luce ad incidenza radente che risulta facile da individuare. La maggior parte dei sistemi di ispezione delle etichette utilizza un illuminatore a basso angolo separato con attivazione stroboscopica per il rilevamento delle pieghe e un illuminatore diffuso per la verifica dei contenuti stampati, acquisendo le due immagini in sequenza.
Un illuminatore ad anello centrato sull’asse del contenitore fornisce un’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 disposti attorno a una stella di trasporto o a una tavola rotante ispezionano tutte le facce dell’etichetta cilindrica in un unico passaggio. Il trigger stroboscopico sincronizza l’esposizione con la posizione del contenitore.
Nella maggior parte dei casi sì. Un illuminatore a cupola piana o ad anello con illuminazione diffusa è adatto sia per la verifica dei contenuti stampati sia per la lettura dei codici a barre su etichette in carta e film plastico. Per etichette in lamina metallica o goffrate in cui il codice a barre risulta di difficile lettura con illuminazione puramente diffusa, potrebbe essere necessario un illuminatore direzionale supplementare per aumentare il contrasto del codice a barre, attivato separatamente dalla sorgente diffusa.
Contatti e informazioni
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