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Rilevamento ottico 3D - Profilometri

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Verifica automatizzata di cialde per caffè

Food & Beverage

Il packaging di polveri alimentari in cialde è un processo alquanto complesso, che nasconde parecchie insidie tecniche. La capsula deve infatti garantire il perfetto effetto barriera del contenuto e, allo stesso tempo, offrire un aspetto estetico accattivante, in linea con le esigenze del marketing. Senza contare che una deformazione, anche minima, potrebbe comprometterne l’utilizzo quando inserita nella macchina da caffè o generare problemi, anche seri, durante la fase di confezionamento.

La sfida della qualità totale

Una nota azienda produttrice di macchine per il packaging alimentare ha recentemente realizzato una linea dedicata alla movimentazione e imballaggio di cialde per caffè e bevande. Al fine di garantire la massima qualità del suo prodotto, il cliente finale voleva verificare in modo automatizzato la conformità geometrica delle singole capsule, nonché della loro confezione.
Poiché le cialde vengono singolarizzate e orientate su un sistema di movimentazione ad alta velocità, l’identificazione in tempo reale di eventuali difetti ha rappresentato per il costruttore una sfida tecnica di non poco conto che, anche con l’aiuto di Visionlink, è stata brillantemente risolta facendo ricorso alla tecnologia laser scanner 3D dei profilometri Zebra Matrox Altiz.

Sotto l’occhio dei profilometri

Grazie a una velocità di scansione fino a 11 KHz, i profilometri Zebra Matrox Altiz, che sono stati installati sulla linea con angolazioni e offset opportuni, consentono di ricostruire in tempo reale sotto forma di una nuvola di punti la geometria completa di ciascuna singola cialda, sottosquadra inclusi. Questa soluzione permette di verificare l’integrità del prodotto a 360 gradi, per di più in modalità indipendente dal colore della capsula, generando un modello digitale con una precisione spinta alle decine di μm.
Velocità e precisione non sono gli unici plus di questa soluzione. Un altro vantaggio dei profilometri 3D Zebra Matrox Altiz è di non richiedere sistemi di illuminazione dedicati, poiché la luce laser – disponibile nelle varianti rossa e blu – li rende idonei ad operare in condizioni di illuminazione normale.

Confezioni senza il minimo difetto

Dopo il passaggio sotto l’occhio micrometrico dei profilometri, le capsule vengono inscatolate: un sistema robotizzato provvede poi a raccogliere le confezioni all’interno di un imballaggio secondario.
Si tratta di un altro passaggio critico, in quanto se una confezione di cialde risulta non conforme, ad esempio perché mal richiusa o con i lembi ancora aperti, il robot non può portare correttamente a termine l’operazione. È quindi opportuno accertarsi che le singole confezioni non presentino difetti di chiusura – ad esempio gap fuori tolleranza, disallineamenti dei lembi, chiusure a coda di pesce ecc. – poiché, oltre a impedire al robot la loro corretta manipolazione, potrebbero compromettere l’immagine del prodotto agli occhi dei consumatori.
In precedenza, questa operazione veniva fatta, con tutti i limiti del caso, da un operatore, che controllava le confezioni a vista.
Oggi, una telecamera 3D a tempo di volo (ToF) controlla in tempo reale la corretta geometria della confezione riducendo al minimo la probabilità di errore. La telecamera riprende un’immagine al passaggio del prodotto e, proiettando un fascio luminoso sull’oggetto generato da quattro diodi laser e calcolando il tempo di riflessione, misura le distanze, ricavando così le altezze delle confezioni con estrema precisione. Una eventuale non conformità, come una confezione aperta o parzialmente chiusa, per esempio a causa di una cialda mal riposta, viene quindi rilevata con un margine d’errore praticamente trascurabile.
L’elevata velocità della linea, così come gli eventuali rallentamenti e accelerazioni dovuti alle esigenze di buffering, sono elementi che non hanno comportato problematiche di sincronizzazione. Tutti i dispositivi Matrox sono infatti dotati di interfaccia encoder, mediante la quale è possibile sincronizzare i frame con la posizione e non su base temporale.

Il ruolo fondamentale del software

Oltre alle prestazioni degli scanner e delle telecamere, un elemento di fondamentale importanza per la perfetta riuscita dell’applicazione e soddisfazione del cliente è stato il software Matrox Design Assistant X, un ambiente di sviluppo integrato (IDE) per piattaforme Microsoft Windows che consente di sviluppare le applicazioni in modo semplice e intuitivo avvalendosi di procedure di configurazione basate su diagrammi di flusso.
Con Design Assistant è stata sviluppata anche l’applicazione di HMI. Anche in questo caso i risultati raggiunti sono stati ottimi, in termini di semplicità e usabilità. Prima di avviare la linea, gli operatori non devono fare altro che selezionare il tipo di prodotto per configurare in modo completamente automatico il sistema di visione.
La forza di Design Assistant risiede anche nella possibilità di gestire qualsiasi tipo di hardware, consentendo un’ampia scalabilità dell’applicazione che, senza ulteriori costi di licenza, può essere configurata, così come successivamente integrata, con profilometri, telecamere 2D, 3D e a tempo di volo con interfacce CoaXPress, GigE Vision e USB3 Vision.
Tant’è che alla linea è stata successivamente aggiunta una telecamera industriale Teledyne FLIR BlackflightS a colori da 5Mp, con relativo illuminatore, per verificare – per esempio dopo un cambio di formato o di variante – la conformità all’ordine di produzione delle cialde caricate manualmente dall’operatore nel sistema di alimentazione.
Visionlink ha offerto il suo pieno supporto sia al costruttore che al cliente finale, eseguendo i test di fattibilità in laboratorio e sulla linea e curando la formazione tecnica del personale sull’utilizzo del software Matrox Design Assistant X.

I prodotti Visionlink utilizzati

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