Kontrola jakości i odczyt etykiet

Paradoksalnie automatyzacja, dzięki której linie produkcyjnie pracują szybciej i efektywniej, co korzystnie wpływa na wydajność i koszt produkcji, sprawia, że łatwiej o błędy w oznaczeniach, przy dużej prędkości bowiem personel nie jest w stanie wzrokowo wychwycić błędów i może dochodzić do powielanie tych zawczasu niezauważonych. Błędom etykietowania sprzyja też różnorodność asortymentu wyrobów produkowanych w obrębie danej linii – raczej niewiele ciągów technologicznych jest już obecnie przeznaczonych wyłącznie do jednego typu produktu.

Błędy i niska jakość etykiet to duży problem – tak oznakowane produkty trzeba bowiem etykietować na nowo, przerabiać albo przeznaczyć na straty. Jeszcze poważniejsze są skutki wprowadzenia ich na rynek. Ich późniejsze wycofanie z niego to bowiem nie tylko strata dla producenta w związku z koniecznością oddania pieniędzy klientom, ale także uszczerbek na wizerunku, którego realny koszt potem odczuwa on latami.

Aby do tego nie dopuścić, na liniach produkcyjnych wdrażane są zautomatyzowane systemy kontroli jakości etykiet oparte na systemach wizyjnych, które współpracują z systemami odrzucania wybrakowanych wyrobów. Ich standardowa funkcjonalność obejmuje:

• sprawdzenie, czy etykieta znajduje się na produkcie – jej brak jest zwykle najprostszy do wykrycia,
• walidację pary etykiet – częstym błędem jest niezgodność przedniej z tylną,
• wykrywanie przekrzywionych etykiet – takie uniemożliwiają skanowanie i robią niekorzystne wrażenie na kupującym,
• detekcję odklejonego rogu etykiety – przez to podczas transportu może odpaść albo zostać naderwana,
• wykrywanie zbyt dużej liczby etykiet na jednym produkcie,
• sprawdzanie równości owinięcia etykiety dookoła butelki.

Systemy wizyjne są również wykorzystywane w odczycie etykiet. Projektując je pod kątem takiej aplikacji, na wstępie często można stanąć przed dylematem, czy zacząć od opracowania algorytmu, czy raczej od skompletowania systemu wizyjnego. Są one bowiem od siebie wzajemnie zależne – potrzeby pierwszego determinują wymagania stawiane drugiemu, zaś od jakości obrazu zależy skuteczność algorytmu. Dlatego najlepiej pracować nad nimi równolegle, co można osiągnąć w podejściu iteracyjnym. W takim przypadku trzeba odnosić do siebie i aktualizować parametry obu składowych, sprzętowej oraz programowej. Przykładem takiego jest rozdzielczość przestrzenna, określająca rozmiar najmniejszego szczegółu możliwego do rozróżnienia na obrazie. Wpływa na nią m.in. częstotliwość próbkowania.

Ta zależy od powiększenia układu optycznego, dlatego zmienia się razem z odległością od obiektu. Niewystarczająca częstotliwość próbkowania utrudnia rozróżnianie detali na obrazie i powoduje zniekształcenia z powodu aliasingu. By ją odpowiednio dobrać, znać trzeba: rozmiar fizyczny szczegółów, które powinny być rozpoznawalne, maksymalną odległość od obiektu inspekcji, wymaganą liczbę pikseli. Często na wstępnym etapie projektowania nie wszystkie dane są dostępne, szczególnie jeżeli będą implementowane zaawansowane algorytmy, na przykład techniki AI. Dlatego na początku warto częstotliwość próbkowania zawyżyć, a potem eksperymentując z algorytmem przetwarzania obrazu, ustalić jej minimalną wymaganą wartość. Wracając do części sprzętowej systemu – minimalna częstotliwość próbkowania determinuje: liczbę pikseli przetwornika obrazu, rozmiar piksela przetwornika obrazu i ogniskową obiektywu.

Thomas Spranzel

Turck

• Jakie są najpopularniejsze metody znakowania produktów w przemyśle? Od czego zależy wybór konkretnej i które sprawdzają się najlepiej w przypadku określonych aplikacji?

W przemyśle przeważnie wykorzystywane są kody kreskowe i 2D oraz znaczniki RFID. Kody kreskowe są najbardziej rozpowszechnioną metodą znakowania, głównie ze względu na niski koszt wprowadzenia takiego rozwiązania. Rozwiązanie oparte o kody kreskowe i 2D niesie jednak ze sobą ograniczenia w postaci ilości danych jakie mogą być przekazywane, łatwość kopiowania, problem z odczytem w wyniku wystąpienia zabrudzenia.

Systemy RFID umożliwiają przechowywanie większej ilości danych, są odporne na zabrudzenia, a nawet pozwalaj na zmianę danych zawartych w nośniku. Kolejną ważną zaletą systemów RFID jest zasięg, który dla odpowiednich systemów liczony może być w metrach, a dodatkowo ułożenie znakowanego elementu nie musi być ściśle określone jak w przypadku kodów kreskowych i 2D. Aplikacje, w których znakowane przedmioty nie są bardzo wartościowe i dodatkowo w procesie nie występują trudne warunki atmosferyczne sugerują zastosowanie kodów, jeżeli natomiast ważna jest możliwość pracy w trudnych warunkach, pewność odczytu na najwyższym poziomie oraz wymiana dużej ilości danych to systemy RFID nie mają sobie równych.

Ważnym punktem pozwalającym na podjęcie odpowiedniej decyzji odnośnie metody znakowania ma także obieg znacznika. Jeżeli elementy nie wyjeżdżają poza jednostkę czyli znajdują się w obiegu zamkniętym to bardzo dobrym rozwiązaniem są nośniki danych zamknięte w plastikowych obudowach, jeżeli jednak znakowany towar wyjeżdża poza jednostkę i więcej do niej nie wraca, to kody kreskowe bardzo często okazują się najbardziej optymalnym rozwiązaniem. Dla nośników danych RFID podaje się praktycznie nieograniczoną liczbę operacji odczytu i około 100 tys. operacji zapisu. Czasy zapisu i odczytu mogą różnić się w zależności od rozwiązania oraz ilości wymienianych danych, jeżeli przyjmiemy za odnośnik kod kreskowy to sam odczyt podobnej ilości danych z RFID trwa milisekundy. Wybór odpowiedniej metody znakowania zależy zatem od wielu czynników, należy jednak pamiętać, że w ramach jednej aplikacji metody mogą być ze sobą mieszane.