LA SOLUZIONE
Il sistema è composto da 3 SmartCamera NI 1722, che segnalano al PLC di controllo della linea fault e errori rilevati; la comunicazione con il software di supervisione della linea avviene mediante rete ethernet e permette di fornire agli operatori informazioni sulle ispezioni effettuate sul lotto in produzione.
ARTICOLO
Obiettivi
La gestione dell’etichettatrice rotativa è completamente demandata agli operatori di linea, i quali sono tenuti a regolare l’altezza dei vari gruppi di applicazione nonché a caricare su di essi i rotoli di etichette adesive. Qualsiasi errore in una di queste operazioni manuali può causare una fermata prolungata della linea; il caso peggiore si ha quando viene caricato un rotolo sbagliato: ciò costringe gli operatori a togliere manualmente l’etichetta sbagliata dalle bottiglie, le quali andranno reinserite nella linea per applicarvi la corretta etichetta. Tale eventualità è ancora più grave nel caso dell’errata applicazione delle fascette per i vini DOC e DOCG, le quali riportano, oltre alla denominazione del vino, un codice univoco che identifica la bottiglia a cui viene applicato e ne assicura la completa tracciabilità.
Oltre a questi possibili problemi, senza un controllo automatico delle etichette, eventuali applicazioni mancanti o vistosamente storte potrebbero sfuggire all’attenzione degli operatori.
Data la grande varietà di vini prodotti dalla Cantina Vinci, il sistema implementa un algoritmo di riconoscimento abbastanza flessibile da poter essere applicato ad ogni etichetta e controetichetta; esso prevedere inoltre un archivio in cui sono catalogati campioni delle varie etichette, in modo da poter applicare a ciascuna di esse il corretto riconoscimento. In tale archivio devono essere presenti anche le informazioni necessarie al riconoscimento delle fascette e alla lettura del codice univoco su di esse riportato.
Descrizione del sistema
Il sistema di visione proposto è composto da 3 smartcamera NI 1722, due delle quali implementano il medesimo algoritmo per il riconoscimento di etichetta e controetichetta; la terza telecamera ispeziona invece la fascetta, della quale riconosce la denominazione di vino e legge il codice univoco riportati. Le tre telecamere sono disposte lungo la CAM dell’etichettatrice, e l’acquisizione viene triggerata da sensori di presenza che rilevano il passaggio della bottiglia; questa soluzione assicura che ad ogni ispezione le bottiglie siano orientate nello stesso modo, senza dover comunicare col PLC per sincronizzare l’acquisizione alla CAM della macchina.
La comunicazione delle 3 telecamere con il resto del sistema preesistente avviene nel seguente modo:
- segnali di tensione al PLC che gestisce la linea, per indicare fault o allarmi (mancato riconoscimento, etichetta errata, codici non consecutivi) che vengono gestiti dal PLC stesso e portano all’eventuale arresto immediato della produzione;
- comunicazione mediante rete ethernet con il PC di supervisione.
Il Programma
Il sistema prevede due diversi applicativi: uno adibito al riconoscimento di etichetta e controetichetta, replicato su due diverse telecamere, l’altro adibito all’analisi della fascetta di identificazione dei prodotti DOC e DOCG.
Il primo consiste nella ricerca, all’interno dell’immagine acquisita, di tre dettagli appartenenti all’etichetta o alla controetichetta associata al lotto in produzione; a seconda della presenza di tali dettagli e delle loro posizioni relative, viene riconosciuta o meno l’etichetta applicata; con questo algoritmo, è possibile anche determinare la posizione dell’etichetta sulla bottiglia, dando informazioni sull’altezza della stessa e su una sua eventuale rotazione.
Il secondo aplicativo prevede invece la ricerca, all’interno della fascetta, del dettaglio che riporta la denominazione del vino e il riconoscimento OCR del codice scritto sulla stessa; anche in questo caso, oltre a rilevare la presenza della corretta fascetta e verificare il rispetto del codice riportato, il sistema restituisce informazioni sul corretto posizionamento della fascetta sulla bottiglia.
Entrambi gli algoritmi sono stati ottimizzati per poter essere eseguiti alla velocità massima della etichettatrice, pari a 12000 bph, per cui il sistema di visione ha a disposizione 0,3 secondi per analizzare ogni singola bottiglia.
Oltre ad implementare le funzioni di ispezione e di segnalazione degli errori, il sistema restituisce informazioni sul lotto in produzione, come il numero di bottiglie ispezionate e quante di esse sono state scartate
Gli algoritmi sopra citati possono essere applicati ad ogni tipo di etichetta, controetichetta e fascetta; essi prevedono una rigida sequenza di riconoscimenti, calcoli e interpretazione di codici, ma sono stati realizzati in modo da adattarsi a diversi tipi di etichette. Questa adattabilità è resa possibile da un file di configurazione, presente sulla SmartCamera, contenente un campione dell’etichetta e tutti i dati necessari all’esecuzione del corretto riconoscimento (posizione dei dettagli da cercare, intervallo all’interno del quale devono cadere i codici da riconoscere, etc.). Data la memoria limitata delle SmartCamera, l’archivio dei campioni è implementato sul PC su cui risiede il programma di supervisione; tale programma, già realizzato mediante LabVIEW, è inoltre modificato in modo da associare ad ogni lotto di produzione una coppia etichetta-controetichetta, specificando eventualmente la fascetta corrispondente.
Ad ogni lancio di produzione, il supervisore spedisce via FTP i file di configurazione necessari per il corretto funzionamento delle tre telecamere.
Essendo la varietà dei vini prodotti dalla cantina in continua evoluzione, il cliente ha la possibilità di creare nuovi modelli di etichette, controetichette e fascette. L’applicativo adibito a tale scopo risiede sul computer portatile del responsabile di linea, connesso alla stessa rete ethernet a cui appartengono le SmartCamera solo quando necessario, e assiste l’utente nell’acquisizione dell’immagine e nella scelta dei dettagli da riconoscere. Alla creazione del modello segue una verifica dello stesso e una fase di confronto con ogni modello preesistente nell’archivio, per evitare che due diverse etichette abbiano dettagli abbastanza simili da essere indistinguibili.
Risultati e conclusioni
Il sistema di controllo etichetta appena illustrato ha migliorato la produttività della linea, aumentandone la robustezza mediante una verifica sicura ed immediata delle bottiglie; in questo modo si evitano arresti prolungati della produzione dovuti alla reintroduzione nella linea di un numero elevato di bottiglie. Attraverso il controllo dei codici riportati sulle fascette, la tracciabilità del prodotto è più sicura, dato che il sistema verifica rigidamente la corrispondenza fra la bottiglia che transita nella linea e uno specifico codice assegnato a priori.
Il lavoro degli operatori non è stato in nessun modo complicato, dato che l’unico impatto sul preesistente sistema è l’introduzione di pochi campi nell’interfaccia di lancio dei lotti di produzione.
Lintegrazione del sistema di visione nella struttura preesistente è stata una procedura veloce e quasi indolore, grazie alla versatilità dell’ambiente LabVIEW che ha permesso di mantenere sostanzialmente inalterato quanto era presente prima della realizzazione del progetto.
La scelta di Studio Progetti Automation e Cantine Vinci di utilizzare il software National, fatta all’inizio della loro collaborazione, si è rivelata vincente, ed è indice della predisposizione all’utilizzo di un elevato livello di tecnologia, nonchè di una forte volontà di miglioramento della propria catena di produzione.
