Controlo de qualidade de embalagens usando visão industrial

Abstract

O presente trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de um sistema de visão industrial para controlo de qualidade de embalagens. Foi ainda projectada uma aplicação em visão para inspeccionar determinadas características em cúpulas de aerossóis e detectar não conformidades. As não conformidades a inspeccionar nas embalagens de plástico inclui pontos pretos na superfície externa da embalagem, excesso ou falta de material no gargalo, circularidade do gargalo e inclinação do gargalo. A primeira etapa do trabalho consistiu em estudar o problema e encontrar soluções em algoritmos de visão que atingissem resultados satisfatórios considerando os objectivos propostos. Após a análise do problema, e definição exacta das não conformidades a detectar, foi seleccionado o equipamento e componentes de hardware necessários para a montagem completa do sistema tendo como base em ensaios laboratoriais. A selecção abrange os componentes de visão (câmaras, ópticas, sistema integrado e iluminação), os sensores, as electro-válvulas, os actuadores pneumáticos e os componentes do quadro eléctrico. Outra fase importante foi projectar uma estrutura que permitisse a integração do sistema numa linha de montagem padrão; A estrutura deve eliminar a influência da iluminação exterior de forma a tornar a solução robusta. A componente principal, e mais relevante, deste trabalho foi aplicação de visão desenvolvida com recurso ao programa Sherlock. A aplicação detecta não conformidades em embalagens através de várias metodologias e ferramentas disponíveis. A aplicação, em conjunto com os sensores e actuadores, retira, no caso de detectar uma não conformidade, a embalagem da linha de produção. Seguindo indicações dadas pela indústria, e potenciais utilizadores do sistema, este é totalmente personalizável através de uma interface em que se poderá ajustar os níveis e limites das não conformidades das embalagens, dado que nem todos os clientes exigem o mesmo nível de controlo. Em ensaios laboratoriais, utilizando equipamentos industriais, a aplicação foi testada em 60 embalagens, entre as quais 12 não conformes. Para este conjunto de embalagens a taxa de eficácia na detecção foi de 100% provandose a robustez da solução. Na instalação final em unidade fabril e na sua operação inicial serão admissíveis ainda adaptações finais do sistema.

This study aimed to develop an industrial vision system for quality control of plastic flasks. Also, some analyses have been made to inspect some characteristics of aerosols domes, and solutions were also proposed to detect defects. Non-conformities to be detect on the plastic flask include black dots on the outer surface, excess or shortage of material in the neck, roundness and inclination of the neck.The first stage of this work was to study the problem and to devise solutions with artificial vision to reach satisfactory results to the manufacturing requirements. After analyzing the problem and having defined precisely the defects to inspect, the necessary equipment and hardware components were selected based also on several laboratorial tests that were carried out. The selection covers the components of vision (cameras, lenses, integrated system and lighting), sensors, solenoid valves, pneumatic actuators, and components of the switchboard. Another important phase has been the design of a structure to allow the integration of the system on a standard assembly line; this structure takes into account precautions against the influence of outdoor lighting for additional robustness of the system. The central and most relevant component of the work was the vision application developed using the Sherlock industrial software. The developed application detects non-conformities in flasks through various methodologies and available tools. The application, by means of sensors and actuators, also removes the faulty flasks out of the production line, whenever they are found. Following indications of manufacturers, and potentially the future operators of the developed system, this equipment is fully customizable at the user interface stage in order to adjust the levels and thresholds of defects in flasks, since not all customers require the same level of quality control. In laboratories tests, using industrial equipment, and real flasks the application was tested in 60 units, 12 of which had various non-conformities. The effective detection rate was 100% for this set showing the preliminary robustness of the solution. Further adjustments will still be possible during the final installation on the shop floor and even during operation.