Telecamere lineari per l'ispezione del prodotto: scopri WebCHECK

L' impiego delle telecamere lineari per l'ispezione del prodotto ad una risoluzione elevata con illuminazione costante ed uniforme

Impiegare telecamere lineari per il controllo e l'ispezione del prodotto in movimento continuo, vuol dire affidarsi alla tecnologia migliore presente sul mercato.
Queste telecamere, spesso denominate "scanners" presentano numerosi vantaggi, in modo da ottenere la massima efficienza e prestazione dal sistema di Visione Artificiale WebCHECK.

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L'impiego di telecamere lineari e il principio di funzionamento di WebCHECK.

Per il controllo di prodotti in movimento continuo, la tecnologia di ripresa più naturale utilizza l’acquisizione con telecamere lineari, denominate spesso “scanners”. Queste telecamere hanno elementi sensibili disposti in unica direzione e realizzano l’immagine completa utilizzando il movimento del prodotto stesso da controllare.

Numerosi sono i vantaggi di questa tecnologia per l’ispezione automatica descritta. La geometria del sensore monodimensionale, consente una risoluzione molto elevata, sia nel senso trasversale al moto (la direzione dei pixels stessi del sensore) che longitudinalmente al moto (dovuta alla notevole velocità di acquisizione raggiungibile). La disposizione dell’area di controllo, una striscia sottile perpendicolare al moto del prodotto, rende possibile la realizzazione di illuminazione costante con semplicità, utilizzando lampade lineari. In questo modo è relativamente semplice ottenere una illuminazione uniforme, rispetto ad una acquisizione matriciale che necessita di una illuminazione su un’area bidimensionale.

Tipologie di rilevamento delle telecamere lineari

Nella ripresa con telecamere lineari, i sensori sono disposti trasversalmente alla direzione del moto. L’adozione di una o più telecamere, assieme alla scelta dei dispositivi ottici opportuni, consente di avere la giusta risoluzione (minima capacità di rilevazione dei difetti) quale rapporto tra la larghezza globale del prodotto da ispezionare ed il numero totale dei punti immagine delle telecamere.

Le immagini del prodotto da ispezionare possono essere ottenute in due configurazioni differenti:

rilevamento per riflessioneRilevamento per trasmissione, disponendo gli illuminatori dal lato opposto alle telecamere. E’ usato quando il prodotto è trasparente (es. vetro) o semi-trasparente (es. film plastici e carta) ed i difetti sono visibili per differenza di trasmissione luminosa (i buchi appaiono più chiari, le macchie o inclusioni appaiono più scure).
rilevamento a trasmissioneRilevamento per riflessione, disponendo gli illuminatori dallo stesso lato delle telecamere, inclinate in modo opportuno. E’ usato principalmente quando il prodotto è opaco (es. lamiera metallica) ed i difetti sono visibili per differenza di riflessione, dovuta alla variazione di forma o di finitura della superficie del prodotto;

Analisi delle informazioni

Le immagini rilevate vengono elaborate per estrarre le caratteristiche interessanti il controllo ed arrivare ad un giudizio completamente automatico. L’elaborazione avviene in modo continuo, con le fasi perfettamente in parallelo e con algoritmi dinamici, per questo motivo, la distinzione delle varie fasi ha solo il significato logico di separazione delle funzioni, non di esecuzione in momenti temporali successivi.

Caratterizzazione dei difetti

La prima fase di analisi consiste nel riconoscere e separare i difetti contenuti nel prodotto. I difetti sono sempre evidenziati come una variazione locale dell’immagine rispetto al fondo normale del prodotto, in genere come “macchie” più chiare o più scure. Per considerare una anomalia come difetto, sono valutate una serie di caratteristiche:

  • Contrasto del difetto rispetto al fondo;
  • Area del difetto;
  • Dimensioni;
  • Posizione;
  • Perimetro;
  • Coefficiente di forma (tozzo o allungato);
  • Orientamento (prevalentemente orizzontale o verticale);
  • Coefficiente di riempimento (regolare o frastagliato);

Per ciascuna di queste caratteristiche è possibile definire criteri limite di accettabilità, al di sotto dei quali il prodotto viene ancora considerato buono.

Giudizio difettosità prodotto

La fase successiva di analisi consiste nella classificazione dei difetti rilevati, per ottenere un giudizio automatico ed univoco sulla qualità del prodotto. I difetti sono innanzi tutto divisi in categorie, al fine di poter meglio rappresentare le necessità di collaudo. E’ possibile definire le soglie di separazione tra le classi, per ciascuno dei parametri di caratterizzazione dei difetti. Per ogni classe è possibile definire il massimo numero di difetti accettabili, in assoluto per l’intera unità di prodotto (rotolo o bobina da controllare), oppure relativo ad una unità di lunghezza prestabilita (es. numero di difetti per ogni 10 metri di prodotto). E’ possibile suddividere la larghezza di ispezione in un numero arbitrario di strisce, anche di larghezza differente tra loro. I difetti rilevati, e le soglie relative, sono valide per ogni striscia. La presenza di numerose possibilità di regolazione del sistema non significa che il suo utilizzo è complesso; I parametri sono gestiti in forma “chiara”, cioè sono espressi nello stesso linguaggio e con gli stessi criteri conosciuti dall’operatore di linea, le regolazioni sono inoltre interattive ed in genere è possibile verificare in tempo reale l’effetto del parametro stesso sulle prestazioni di controllo.


 

I risultati del controllo

  • Segnalazione dei difetti: la presenza dei difetti viene identificata in tempo reale, mediante segnali digitali, con avvertimento sonoro o luminoso, marcatura del difetto, oppure arresto immediato della macchina. Per ciascuna classe di difettosità è possibile definire una o più delle azioni descritte, consentendo la massima flessibilità di utilizzo del sistema di controllo.
  • Reports: WebCHECK effettua l’archiviazione delle informazioni sul prodotto e sulla sua qualità; questi dati possono essere stampati in qualsiasi momento, su etichette o tabulati, oppure esportati verso sistemi esterni di supervisione.
  • L’identificazione del prodotto ispezionato può avvenire con i seguenti dati (tutti alfanumerici):
    • Codice prodotto
    • Codice ispezione
    • Numero Lotto
    • Numero Unità (rotolo, bobina)
    • Data ed ora di ispezione
    • Metri prodotti, numero striscie
    • Difetti riscontrati totali (suddivisi nelle varie classi)
    • Difetti riscontrati per ogni striscia (suddivisi nelle varie classi)
    • Elenco difetti, per ogni striscia, con indicazione di:
      • distanza progressiva da inizio prodotto
      • classe del difetto

Caratteristiche tecniche

La risoluzione del sistema

La risoluzione di un sistema di controllo con visione artificiale esprime la capacità di rilevazione dei difetti presenti, sia in termini di dimensione (risoluzione spaziale) che di contrasto; ovviamente questa capacità di rilevamento può essere regolata secondo necessità, intervenendo sui parametri di qualità descritti precedentemente.

  • Nella direzione trasversale al moto, la risoluzione globale dipende dal numero di pixel della telecamera. In configurazione base, WebCHECK adotta telecamere da 2048 pixels per linea; Sono disponibili configurazioni con diversa risoluzione o con più telecamere in parallelo. La risoluzione spaziale si ottiene dividendo la larghezza da ispezionare per il numero totale dei pixels a disposizione. E’ quindi possibile utilizzare il sistema per larghezze di prodotto molto diversificate; sono stati ispezionati prodotti da una larghezza di 4 mm fino a circa 4000 mm, con difetti di dimensioni da pochi micron ad alcuni millimetri.
  • Nella direzione longitudinale al moto, la risoluzione globale è virtualmente infinita (dipende dalla lunghezza totale del prodotto); la risoluzione spaziale dipende invece dalla potenza di elaborazione dei processori utilizzati (frequenza di elaborazione espressa in linee al secondo) e dalla velocità di avanzamento del prodotto. Il valore specifico di risoluzione spaziale si ottiene dividendo la velocità della linea per la frequenza di elaborazione, WebCHECK consente di rilevare fino ad oltre 20000 linee/secondo.
  • Come risoluzione di contrasto, nella quasi totalità delle applicazioni sono utilizzate telecamere monocromatiche ad 8 bit di risoluzione. Ogni pixel può quindi assumere un valore compreso tra 0 (nero) e 255 (bianco). E’ possibile utilizzare telecamere a colori, con 24 bit di risoluzione globale. Ogni pixel può avere circa 16,7 milioni di colori.  

Materiali ispezionabili e difetti rilevabili

plastica
Film plastici trasparenti ed opachi

(buchi, inclusioni, grumi, strappi, macchie)

vetro
Vetro continuo (float) o in lastre

(bolle, inclusioni, rotture, macchie)

tessuto-non-tessuto
Tessuto non tessuto

(buchi, inclusioni, grumi, strappi, macchie)

carta
Carta ed affini

(buchi, inclusioni, grumi, strappi, macchie)

tessuto grezzo
Tessuto grezzo o di colore uniforme

(buchi, macchie, strappi)

lamiere
Lamiere metalliche

(buchi, ossidazioni, macchie, strie)


Configurazioni disponibili

WebCHECK è composto dalle seguenti parti:

  • Sistema di ripresa immagini, formato da telecamere ed illuminatori: Il sistema prevede standard 1 telecamera b/n da 2048 pixels, è però possibile richiedere configurazioni con più telecamere lineari (fino a 4 per sistema, con possibilità di parallelizzare il numero di sistemi) ed utilizzare telecamere a colori. L’illuminazione può avvenire per trasmissione attraverso il prodotto (lampade dal lato opposto delle telecamere), oppure per riflessione sulla superficie del prodotto (lampade sullo stesso lato delle telecamere).
  • Unità di elaborazione immagini e di gestione sistema: Basata sull’utilizzo di computers industriali e di specifico hardware di elevata potenza; Tutte le apparecchiature rispondono a criteri di elevata affidabilità industriale. Il sistema opera nel pieno rispetto di tutte le normative di sicurezza applicabili.
  • Sistema di sincronizzazione con l’avanzamento prodotto: Il sistema può funzionare in modo libero, senza nessuna sincronizzazione con il prodotto, oppure può essere sincronizzato con encoder o contaimpulsi, per correlare i difetti rilevati con la distanza progressiva dall’inizio prodotto ispezionato.
  • Sistema di marcatura del prodotto difettoso: Può essere incluso uno o più marcatori a getto di inchiostro, che segnalano direttamente sul prodotto la posizione dei difetti; La marcatura viene in genere effettuata vicino ad un bordo del prodotto.
  • Meccanica della stazione di controllo: Il sistema può comprendere la meccanica necessaria alla completa integrazione con la linea di produzione, in particolare i dispositivi di sostegno, protezione e regolazione delle telecamere, illuminatori, dispositivi di sincronizzazione e di marcatura.