Ispezione con Visione Artificiale per le Date di Produzione sul Confezionamento del Prodotto: Applicazioni e Soluzioni di Sorgente Luminosa per Superfici Colorate

1. Introduzione

Nella produzione e nella logistica moderne, l'identificazione precisa della data di produzione sulle confezioni dei prodotti è fondamentale per garantire la sicurezza del prodotto, rispettare gli standard normativi e gestire il ciclo vitale delle scorte. L'ispezione manuale, un tempo il metodo principale, è soggetta a errori umani, bassa efficienza e costi elevati di manodopera, limitazioni che i sistemi di visione artificiale hanno efficacemente superato. L'ispezione con sistema di visione artificiale (MVI) per le date di produzione utilizza telecamere ad alta risoluzione, algoritmi di elaborazione delle immagini e illuminazione specializzata per rilevare, leggere e verificare automaticamente i codici di data (ad esempio stampati, marcati a laser o con getto d'inchiostro) sulle confezioni. Una sfida chiave in questo processo emerge quando le superfici delle confezioni sono colorate, poiché i pigmenti possono riflettere, assorbire o disperdere la luce, alterando la visibilità del codice data e compromettendo l'accuratezza dell'ispezione. Questo articolo esplora le principali categorie di prodotti in cui l'MVI viene applicata per il rilevamento delle date e illustra soluzioni su misura per le sorgenti luminose atte a ridurre l'interferenza causata dalle confezioni colorate.

2. Categorie principali di prodotti per l'ispezione ottica automatica delle date di produzione

I sistemi di visione artificiale per il rilevamento delle date di produzione sono ampiamente utilizzati in settori dove la tracciabilità del prodotto e la gestione della durata sono imprescindibili. Di seguito sono indicate le aree applicative più rilevanti:

2.1 Industria alimentare e delle bevande

Imballaggio flessibile : Buste di snack (ad esempio patatine, biscotti), involucri per caramelle e sacchetti per alimenti surgelati. Sono generalmente realizzati con film plastici colorati (ad esempio rosso, blu o metallizzati) che possono causare riflessi o assorbimento della luce.

Contenitori rigidi : Bottiglie di plastica (ad esempio per bibite, succhi), barattoli di vetro (ad esempio per marmellate, salse) e lattine di alluminio (ad esempio per birra, bevande energetiche). Plastica colorata (ad esempio verde per bottiglie di soda) o metalli opachi spesso oscurano i codici data stampati con inchiostri a basso contrasto.

Imballaggi in materiale cartaceo : Scatole per cereali, sacchetti per pane e contenitori per asporto. La carta kraft marrone o il cartone stampato (con grafica vivace) possono creare disturbi di fondo, rendendo difficile distinguere date stampate a getto d'inchiostro o a pressione.

2.2 Industria Farmaceutica e Sanitaria

I farmaci richiedono tolleranza zero per gli errori di ispezione delle date, poiché i medicinali scaduti comportano gravi rischi per la salute. MVI viene utilizzato per:

Blister packs : Confezioni blister in alluminio colorato o plastica per pillole o capsule. I codici di data (spesso incisi al laser o stampati con caratteri piccoli) possono essere nascosti dal pigmento o dalla texture dell'imballaggio.

Etichette per fiale e ampolle : Fiale in vetro trasparente o ambrato con etichette in carta o plastica (in colori come bianco, blu o verde). L'inchiostro può sbavare o l'etichetta può risultare curva, combinandosi con sfondi colorati che possono ostacolare la lettura del codice.

Imballaggio di dispositivi medici : Imballaggio sterile per siringhe, bende o strumenti chirurgici. Film in Tyvek colorato o plastica (utilizzati per visibilità o branding) possono assorbire la luce, rendendo sbiadite le date di scadenza stampate.

2.3 Industria Cosmetica e della Cura Personale

I cosmetici (ad esempio, creme, shampoo e profumi) hanno una breve durata e requisiti rigorosi per l'etichettatura. MVI viene applicato a:

Tubi e bottiglie in plastica : Bottiglie colorate in HDPE o PET (ad esempio rosa per lozioni, verde per prodotti biologici). I codici di data (spesso stampati sul fondo o sui lati) possono essere resi illeggibili dal colore dell'imballaggio se l'illuminazione non è allineata correttamente.

Contenitori in Vetro : Bottiglie per profumi o sieri con vetro colorato (ad esempio ambra per proteggere gli ingredienti). Le date marcate a laser su superfici di vetro scuro sono particolarmente difficili da rilevare senza un'illuminazione mirata.

3. Soluzioni per la fonte luminosa per interferenze da imballaggi colorati

Il successo della visione artificiale (MVI) nella rilevazione delle date dipende dalla scelta della corretta fonte luminosa, ovvero una che minimizzi riflessione/assorbimento da parte dell'imballaggio colorato e massimizzi il contrasto tra il codice data e lo sfondo. Le fonti luminose vengono selezionate in base al colore dell'imballaggio , tipo di codice (stampa/laser) , e proprietà dell'inchiostro/pigmento . Di seguito sono riportate soluzioni basate su evidenze per scenari comuni con imballaggi colorati:

3.1 Imballaggio rosso: superare l'assorbimento con luce verde

Il packaging rosso assorbe la maggior parte delle lunghezze d'onda della luce eccetto il rosso, che invece riflette. Questo significa che fonti di luce rosse faranno apparire il packaging molto luminoso, facendo risaltare le date di scadenza (soprattutto se stampate in rosso o con inchiostri scuri). Per risolvere questo problema:

Utilizzare diodi emettitori di luce verdi (LED) : La luce verde (lunghezza d'onda: 520–560 nm) è il colore complementare del rosso – il packaging rosso assorbe la luce verde, mentre i codici data di colore scuro (ad esempio, inchiostro nero) riflettono una quantità minima di luce verde. Questo crea un'immagine con alto contrasto: il packaging rosso appare scuro (a causa dell'assorbimento), e il codice data risalta come segno chiaro e nitido.

Esempio di applicazione : Per sacchetti di plastica rossi per snack con date stampate a inchiostro nero, un anello LED con luce verde (posizionato a un angolo di 45° per evitare riflessi) garantisce che la superficie rossa del sacchetto si scurisca, rendendo i codici data neri facilmente rilevabili dalla telecamera.

3.2 Packaging Blu: Ridurre i riflessi con luce gialla

Il confezionamento blu riflette intensamente la luce blu, causando abbagliamento che può oscurare i codici data—specialmente se il confezionamento è lucido (ad esempio, bottiglie di plastica). Sorgenti di luce blu intensificheranno questo abbagliamento, mentre la luce gialla (complementare al blu) offre una soluzione ottimale:

Utilizzare LED gialli (lunghezza d'onda: 580–595 nm) : Il confezionamento blu assorbe la luce gialla, riducendo l'abbagliamento e scurendo lo sfondo. I codici data stampati con inchiostri bianchi, neri o grigi rifletteranno la luce gialla in modo diverso rispetto al confezionamento, creando un contrasto evidente.

Completare con polarizzatori : Per la plastica blu lucida (ad esempio, bottiglie di shampoo), abbinare LED gialli a un filtro polarizzatore. Il filtro elimina il riflesso speculare (abbagliamento) sulla superficie del confezionamento, assicurando che la telecamera catturi soltanto la luce diffusa proveniente dal codice data.

3.3 Confezionamento Nero o di Colore Scuro: Migliorare il Contrasto con Luce Bianca o Near-Infrared (NIR)

Il confezionamento nero o marrone scuro (ad esempio lattine di birra, scatole di cioccolatini) assorbe la maggior parte della luce visibile, rendendo difficile distinguere i codici data stampati (spesso con inchiostri chiari come bianco o giallo). Esistono due soluzioni efficaci:

Luci LED bianche con diffusori : La luce bianca emette un ampio spettro di lunghezze d'onda e un diffusore ammorbidisce la luce per evitare punti luminosi. Il confezionamento scuro assorbe parte della luce bianca, ma gli inchiostri chiari la riflettono intensamente, creando un'immagine con alto contrasto in cui il codice data appare luminoso su uno sfondo scuro. Questo funziona bene per codici a getto d'inchiostro o stampati su cartone nero (ad esempio scatole di cereali).

Luce infrarossa vicina (NIR) (lunghezza d'onda: 700–1100 nm) per codici marcati con laser su plastica scura o metallo (ad esempio lattine di alluminio nere), la luce NIR è ideale. La marcatura laser modifica la trama della superficie dell'imballaggio (anziché aggiungere inchiostro) e la luce NIR evidenzia queste differenze di trama, anche se l'imballaggio e il codice sono dello stesso colore alla luce visibile. La luce NIR penetra anche piccole imperfezioni superficiali (ad esempio graffi su bottiglie scure) che disturberebbero l'ispezione con luce visibile.

3.4 Plastica trasparente o colorata: ridurre la rifrazione con luci coassiali

La plastica trasparente o leggermente colorata (ad esempio bottiglie per bevande trasparenti, barattoli per pillole ambrati) causa rifrazione della luce — deviando i raggi luminosi mentre attraversano l'imballaggio, il che distorce la forma del codice di data. Per risolvere questo problema:

Luci coassiali (sorgenti luminose parallele) : I faretti coassiali emettono luce lungo lo stesso asse del obiettivo della telecamera, riducendo al minimo la rifrazione assicurando che la luce viaggi in linea retta attraverso l'imballaggio trasparente. Per plastica colorata (ad esempio, fiale di vetro ambrato), abbinare i faretti coassiali con una lunghezza d'onda che corrisponda alla riflettanza dell'inchiostro. Ad esempio, la plastica ambrata assorbe la luce blu ma trasmette la luce gialla, quindi una luce coassiale gialla attraverserà la plastica e si rifletterà sulle date stampate con inchiostro bianco, rendendole visibili.

Esempio di applicazione : Per bottiglie d'acqua trasparenti con date stampate in nero sul fondo, una luce coassiale bianca elimina la rifrazione causata dalla superficie curva della bottiglia, assicurando che il codice della data appaia nitido e non distorto nell'immagine della telecamera.

4. Conclusione

L'ispezione con visione artificiale è diventata indispensabile per garantire un'accurata rilevazione della data di produzione nei settori alimentare, farmaceutico e cosmetico, dove conformità normativa e sicurezza del prodotto sono di fondamentale importanza. Tuttavia, l'imballaggio colorato rimane una sfida chiave a causa della sua capacità di assorbire, riflettere o disperdere la luce, riducendo la visibilità del codice. Selezionando sorgenti luminose in base a colori complementari (ad esempio verde per imballaggi rossi, giallo per imballaggi blu), sfruttando la tecnologia NIR per superfici scure e utilizzando luci coassiali per materiali trasparenti, i produttori possono eliminare interferenze e ottenere ispezioni della data affidabili e ad alta precisione. Con l'aumentare della complessità dei design degli imballaggi (ad esempio finiture metalliche, grafica multicolore), futuri progressi nei sistemi di illuminazione adattivi dotati di intelligenza artificiale, in grado di regolare automaticamente lunghezza d'onda e intensità, miglioreranno ulteriormente l'efficienza e la versatilità della rilevazione della data mediante visione artificiale.