Illuminazione intensa con illuminatori LED a barra per la scansione di pacchi sovradimensionati su nastri trasportatori per la logistica

Gli impianti di smistamento automatizzati movimentano milioni di spedizioni in una sola settimana, e ognuna di esse deve essere riconosciuta, pesata, misurata e indirizzata verso la corretta destinazione di uscita. Questo riconoscimento si basa sulla decodifica costante dei codici a barre e delle etichette di spedizione applicate su ciascun pacco. Poiché i pacchi si presentano in un’enorme gamma di dimensioni, forme e finiture superficiali, con etichette posizionate nei punti e con gli angoli più disparati, l’apparecchiatura di visione che li legge deve raggiungere tassi di decodifica prossimi al 100%, anche se i nastri trasportatori scorrono rapidamente e lasciano solo una frazione di secondo per acquisire l’immagine e decodificare ogni articolo.

Ogni aspetto affidabile della scansione dei pacchi inizia dall’illuminazione. Lungo gli ampi nastri trasportatori utilizzati per i pacchi sovradimensionati, gli illuminatori LED a barra rappresentano la soluzione di illuminazione consolidata. Ciascun illuminatore LED a barra proietta una banda di luce intensa e uniforme su tutta la larghezza del nastro trasportatore e si attiva in modalità stroboscopica in modo che i pacchi in movimento appaiano perfettamente fermi. Il posizionamento di diversi illuminatori LED a barra secondo angoli scelti deliberatamente illumina il pacco da direzioni che aumentano il contrasto del codice a barre e sopprimono il riflesso speculare che rimbalza dal supporto delle etichette lucide.

Il lato complesso della scansione di pacchi sovradimensionati

I pacchi sovradimensionati presentano ostacoli di illuminazione che non emergono mai durante l’ispezione di piccoli componenti. Uno scanner che esamina un pacco di grandi dimensioni può dover coprire un campo visivo con una larghezza da 600 mm a 1200 mm e un’altezza da 400 mm a 800 mm. Illuminare uniformemente tale ampiezza da una distanza di lavoro compresa tra 500 mm e 1500 mm richiede illuminatori che combinino un’elevata potenza di uscita con un fascio bilanciato e angoli del fascio accuratamente controllati.

Le superfici dei pacchi sono raramente perfettamente piatte. Le scatole di cartone si curvano leggermente verso l’interno o verso l’esterno a causa della pressione interna o dell’umidità assorbita, mentre i sacchetti di plastica (polybag) e gli involucri flessibili si modellano su qualunque cosa vi sia all’interno. I codici a barre e le etichette posizionati su queste superfici irregolari non sono mai perpendicolari all’obiettivo. L’illuminazione deve mantenere una luminosità e un contrasto sufficienti su tutta la gamma di angoli superficiali che la linea presenta.

Velocità del nastro e immagini sfocate.

Presso i siti ad alta produttività, i nastri di smistamento si muovono tra 1,5 m/s e 3,5 m/s. Alla velocità di 2 m/s, un codice a barre con la barra più stretta da 0,5 mm richiede che l’esposizione sia mantenuta al di sotto di 250 microsecondi, altrimenti inizia a manifestarsi la sfocatura. I semplici illuminatori continui non sono in grado di proiettare una quantità di luce sufficiente sulla superficie all’interno di una finestra temporale così ridotta. La soluzione è una potente illuminazione stroboscopica pilotata a correnti di picco di gran lunga superiori rispetto ai valori nominali in continuo, in modo che una grande quantità di luce raggiunga il sensore durante questa breve esposizione.

Disposizione degli illuminatori LED a barra per la lettura dei pacchi

Per la lettura di pacchi sovradimensionati, gli illuminatori LED a barra vengono posizionati in alto, lungo i lati e a volte sotto il nastro, in modo da coprire ogni faccia che potrebbe riportare un’etichetta. La disposizione è studiata per massimizzare il contrasto dell’etichetta, evitando al contempo hotspot e ombre sulla superficie del pacco.

Lettura dall’alto: disposizione dell’illuminatore LED a barra sopraelevato

La disposizione di gran lunga più comune prevede una o più telecamere sopra il nastro per acquisire la faccia superiore del pacco. Un illuminatore LED a barra è posizionato su ciascun lato del campo visivo della telecamera, inclinato verso il basso tra 30° e 45° rispetto all’orizzontale. Questa disposizione accoppiata elimina l’ombra proiettata dai bordi del pacco e distribuisce la luce in modo uniforme su tutta la faccia superiore. L’angolo da 30° a 45° è scelto in modo che le etichette piatte non generino un riflesso speculare in caso di incidenza diretta, mantenendo comunque la superficie intensamente illuminata.

Su nastri particolarmente ampi, tre o quattro illuminatori LED a barra mantengono la copertura costante fino ai bordi, senza cali di luminosità. Gli illuminatori LED a barra RODER Vision sono disponibili in lunghezze modulari e si assemblano tra loro per adattarsi all’esatta larghezza del nastro sul campo. I segmenti adiacenti sono abbinati per luminosità e temperatura di colore, garantendo che non appaia alcuna giunzione visibile nel fotogramma acquisito.

Lettura di etichette laterali e avvolgenti

Un gran numero di pacchi riporta l’etichetta di spedizione su una faccia laterale anziché sulla parte superiore. Le telecamere a montaggio laterale, ciascuna abbinata al proprio illuminatore LED a barra, acquisiscono tali etichette mentre il pacco passa attraverso il tunnel di scansione. Un tunnel di scansione completo può integrare telecamere superiori, sinistre, destre e talvolta anteriori e posteriori, ognuna dotata del proprio illuminatore LED a barra dedicato. Ogni postazione telecamera viene attivata singolarmente tramite trigger e sincronizzata con l’esposizione di tale telecamera.

Temporizzazione degli stroboscopi nei tunnel multitelecamera

Un tunnel di scansione che gestisce cinque o sei postazioni telecamera richiede che l’ordine di attivazione dello stroboscopio sia gestito con cura. Se ogni illuminatore si attiva nello stesso istante, la luce proveniente da una posizione può rimbalzare sul pacco nel campo visivo di una telecamera adiacente, riducendone il contrasto. La soluzione consiste nell’attivare ciascun illuminatore solo mentre la propria telecamera è in fase di esposizione, mantenendo un intervallo sufficientemente ampio tra i lampi per prevenire l’illuminazione incrociata.

Gli illuminatori LED a barra RODER Vision accettano ingressi di trigger esterni e rispondono in meno di 2 microsecondi. Il controller di visione centrale gestisce l’ordine di attivazione, attivando il lampo di ciascun illuminatore al momento giusto rispetto all’esposizione della sua telecamera. L’ingresso di trigger accetta logiche sia a 5V sia a 24V si collega direttamente ai formati di uscita dei controller di visione artificiale e dei sistemi PLC standard utilizzati nell’automazione logistica.

Scelta della lunghezza d’onda per la lettura delle etichette dei pacchi

Le etichette dei pacchi riportano ogni tipo di codice a barre stampato, codice QR e testo. La stragrande maggioranza dei codici a barre di spedizione è in inchiostro nero su fondo bianco o grigio chiaro. Per le telecamere monocromatiche, la luce rossa da 625 nm a 660 nm offre un elevato contrasto su tali etichette e sfrutta il picco di sensibilità dei sensori al silicio in quella banda. La luce rossa attenua inoltre l’aspetto della trama superficiale del cartone, che altrimenti potrebbe compromettere la decodifica se producesse oscillazioni visibili di densità nel fotogramma.

Luce bianca per la verifica di etichette colorate

Alcune applicazioni logistiche richiedono la verifica di etichette colorate in aggiunta alla normale lettura dei codici a barre. La luce bianca gestisce queste situazioni riproducendo fedelmente il colore nel fotogramma acquisito. Gli illuminatori LED a barra RODER Vision possono essere ordinati con LED bianchi ad alto CRI per un’illuminazione accurata dal punto di vista cromatico. La temperatura di colore dell’illuminatore deve corrispondere alla calibrazione del bilanciamento del bianco della telecamera a colori che esegue la verifica delle etichette.

Gestione del calore nelle operazioni logistiche non-stop

I centri di smistamento logistico operano 24 ore al giorno, 365 giorni all’anno, pertanto l’illuminazione deve mantenere stabile la propria emissione lungo tutto questo ciclo di lavoro ininterrotto. Gli illuminatori a LED sollecitati continuamente a elevati cicli di lavoro generano una grande quantità di calore. Laddove la gestione del calore risulti insufficiente, la temperatura di giunzione del LED aumenta, l’emissione ottica si riduce e la vita utile si accorcia.

Gli illuminatori LED a barra RODER Vision sono dotati di gestione termica HTTM integrata. Il sistema HTTM regola la resistenza termica tra la giunzione del LED e la custodia dell’illuminatore per mantenere la temperatura di giunzione all’interno del suo intervallo nominale, indipendentemente dalla temperatura ambiente e dal ciclo di lavoro presenti nel sito logistico. Ciò garantisce un’emissione ottica costante e massimizza la vita utile del LED, prolungando gli intervalli di manutenzione e riducendo i tempi di fermo macchina non pianificati negli impianti di smistamento ad alta produttività.

Grado di protezione IP e protezione ambientale

Gli ambienti logistici possono essere gravosi per l’hardware. I nastri trasportatori sollevano polvere da cartone, imballaggi e residui di nastro adesivo, e i centri di distribuzione alimentare richiedono talvolta la pulizia a umido delle superfici dei nastri trasportatori. Gli illuminatori per la scansione dei pacchi devono possedere un grado di protezione idoneo alle condizioni in cui operano.

Gli illuminatori LED a barra RODER Vision sono disponibili in versioni con grado di protezione IP65 e IP67 per ambienti in cui è necessario escludere polvere e acqua. Il grado IP65 copre le aree polverose dei nastri trasportatori e gli spruzzi d’acqua occasionali. Il grado IP67 offre una protezione da immersione per i centri di distribuzione alimentare e i siti di stoccaggio a freddo dove la pulizia ad alta pressione è la norma. La scelta precoce del corretto grado IP elimina la necessità di custodie protettive esterne intorno all’illuminatore, riducendo sia l’impegno sia i costi di installazione.

Prodotti e tecnologie

Famiglie di illuminatori RODER Vision per logistica e scansione pacchi

Le famiglie di prodotti RODER Vision descritte di seguito sono idonee per la scansione di pacchi sovradimensionati, la lettura di codici a barre e la verifica delle etichette su sistemi di nastri trasportatori per la logistica.

Domande frequenti