Aufrufe
vor 2 Jahren

Industrielle Automation 3/2016

  • Text
  • Industrielle
  • Automation
Industrielle Automation 3/2016

Mithilfe einer

Mithilfe einer High-Speed-Kamera konnten Steuerungsprobleme einer Pick-and-Place Montage von Arzneimittel-Spendesystemen auf Millisekunden genau analysiert werden Hochgeschwindigkeitskameras dienen Anlagenbetreibern dazu, Abläufe zu dokumentieren, sie detailliert zu analysieren und so das Potenzial jeder Anlage durch Optimierung auszuschöpfen. Die Wertschöpfung pro Anlage kann auf das ursprünglich geplante Niveau gebracht werden. In vielen Fällen ermöglicht die detaillierte Analyse, das Niveau darüber hinaus zu steigern, mit letztendlich deutlichen wirtschaftlichen Vorteilen. Bild für Bild Hochgeschwindigkeitskameras liefern wesentliche Informationen für die Prozess- und Anlagenoptimierung Kamillo Weiß Kommt es zu einem Anlagenstillstand, muss die Ursache schnellstmöglich gefunden werden. Hierbei bieten Hochgeschwindigkeitskameras Untersützung. Sie zeichnen Fertigungsprozesse auf, liefern hochaufgelöste Videos und machen damit Störungen Bild für Bild sichtbar. Die Anforderungen an eine moderne Produktion sind hoch. Gefordert ist eine möglichst hohe Verfügbarkeit, hohe Effizienz und vor allem soll sie eine konstant hohe Qualität liefern. In der Praxis können Betreiber jedoch nur selten ihre Anlagen mit vollem Potenzial laufen lassen. Die Ursachen hierfür sind vielfältig. Werkzeuge und Anlagen verschleißen, in der Steuerung gibt es minimale Schwankungen, Anforderungen wachsen oder Produkte wie auch Mitarbeiter wechseln. In manchen Fällen lassen sich die Ursachen jedoch nicht erklären. Die Anlagen müssen langsamer als geplant gefahren werden, da bei Sollgeschwindigkeit ein zu hoher ungeklärter Ausschuss auftritt. Oder sie liefern zufriedenstellende Qualität, aber unbekannte Ursachen führen bei regulärer Produktionsgeschwindigkeit zu unregelmäßig auftretendem Anlagenstillstand. Deshalb ist es wichtig, zeitnah und zuverlässig die sporadisch auftretenden Fehlerquellen zu ermitteln. Hier kommen die Hochgeschwindigkeitskameras von Mikrotron ins Spiel. Sie machen Abläufe in zahlreichen Produktionsanlagen sichtbar: Abfüllanlagen in der Getränkeherstellung, Pressen in der Blechverarbeitung, Verpackungsmaschinen in der Lebensmittelproduktion, Etikettiersysteme in der Pharmazie, Roboter in der Automobilindustrie. Bildverarbeitung und Hochgeschwindigkeit unterscheiden Die Hochgeschwindigkeitskameras lassen sich in nahezu allen Industrien erfolgreich einsetzen. Mit einer Bildfrequenz von bis zu 93 000 Bildern/s dokumentieren sie fehlerhafte Abläufe. Die aufgenommenen Videos werden um den Faktor 20 bis 50 langsamer wiedergegeben. So können die Abläufe Bild für Bild visuell oder mithilfe von Software analysiert werden. Fehlerquellen lassen sich so schnell und zuverlässig aufdecken. Bildverarbeitungs- und Hochgeschwindigkeitskameras sind oft an derselben Anlage zu finden. Sie haben aber völlig unterschiedliche Aufgaben. Die Bildverarbeitung ist für die Qualitätssicherung verantwortlich. Sie sorgt dafür, dass keine feh lerhaften Teile ausgeliefert werden, die zu Scha denersatzansprüchen führen können. Die Bildverarbeitung stellt damit eine Absicherung dar. Hochpräzise Aufnahmen in sehr schnellen Prozessen Die Bildsensoren der Kameraserie Motion- Blitz Cube verfügen über die richtigen Kombinationsmöglichkeiten zwischen Auflösung, hohen Bildraten und Lichtempfindlichkeit. Die Cube4 bspw. nimmt bei einer hohen Auflösung von 1 280 × 1 024 Pixeln bis zu 1 000 Bilder pro Sekunde auf. So liefert sie gestochen scharfe Bilder von sehr schnellen Prozessen. Je nach Anforderung kann bei kleinerem Aufnahmebereich (Region of Interest) die Bildrate bis auf 93 000 Bilder/s erhöht werden. Die Sensoren sind außerdem so aufgebaut, dass sie besonders lichtempfindlich sind. So wird der hohe Lichtbedarf auf ein gut beherrschbares Maß reduziert. Oftmals ist sogar das Umgebungslicht ausreichend. Highspeed-Videos zur umfassenden Prozessanalyse Um die Abläufe sicher festhalten zu können, nutzen die Hochgeschwindigkeitskameras von Mikrotron einen Ringspeicher. Dieser Speicher wird fortlaufend mit Aufnahmen gefüllt und ständig neu überschrieben. Im Augenblick des Fehlers wird ein Triggersignal an die Kamera geschickt und die Aufnahme wird gestoppt. Das intelligente Triggersystem ImageBlitz erfasst die vom Anwender beliebig einstellbare Zeitspanne vor und nach dem Triggersignal. Das ermöglicht eine den jeweiligen Anforderungen bestmögliche Länge der auszuwertenden Videosequenz. Allgemein waren bislang die Highspeed- Videos, die der umfassenden Analyse der Prozesse dienen sollen, auf wenige Sekunden Aufnahmezeit beschränkt. Langzeitauf- Kamillo Weiß, KW-PR Redaktionsbüro, Leinfelden-Echterdingen 90 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2016

the line scan experts 01 Hochauflösende High-Speed-Kamera und Endoskop machen die kontrollierte Bewegung eines Fadens in einer Nähmaschine bis in den Mikrobereich sichtbar 02 In einer Etikettieranlage bei Varta konnten durch Highspeed-Videos Fehlerquellen behoben und Fertigungsschritte optimiert werden allPIXA wave CMOS-Farbzeilenkamera zeichnungen von Highspeed-Videos durchbrechen nun diese Beschränkung. Mit dieser Technologie können auch langandauernde Prozesse in Hochgeschwindigkeit lückenlos analysiert und Fehlerquellen gezielt beseitigt werden. Durch die portablen Langzeitrecording (long time recording – LTR) Systeme MotionBlitz LTR3.0 und LTR4.0 erzielen Anwender aus allen Branchen mittels Langzeitaufnahmen neue Erkenntnisse in Produktion und Forschung. Durch die sehr schnelle Datenübertragung über die CoaXPress Schnittstelle sind auch bei hohen Bildraten Aufzeichnungen bis zu 40 min Aufnahmedauer möglich. Die mobilen High-Speed Recording Systeme verwenden Kameras die speziell für den Einsatz unter schwierigen Verhältnissen entwickelt wurden. Auch bei Platzmangel, schwacher Beleuchtung, schwankenden Temperaturen, Erschütterungen und bei hohen Anforderungen an die Aufnahmedauer liefern die Kameras präzise Bilder schneller Abläufe. Der Anlagenaufbau bestimmt, wie viel Platz für die Kamera zur Verfügung steht. Mit Abmessungen von nur 63 × 63 × 64,5 mm lassen sich zum Beispiel die EoSens mini Kameras auch in sehr beengtem Raum aufbauen. Erfolge in verschiedensten Anwendungen Einige Beispiele aus der Praxis zeigen, dass sich durch den Einsatz hochpräziser Bildverarbeitungs- und Hochgeschwindigkeitskameras innerhalb kurzer Zeit spürbare Erfolge in der Anlagenoptimierung erzielen lassen. Das Unternehmen Rexam Pharma führte mit der Kamera Cube3 25 Zeitlupenstudien von verschiedenen Anlagenabläufen durch. Darunter wurde auch die Aufnahme und Ablage von kleinen Tellerfedern im schnellen Pick-and-Place Prozess ana lysiert. Zwanzig Zeitlupenstudien lieferten eindeutig die Fehlerquelle und den richtigen Ansatz zur Optimierung. Das Unternehmen Varta Consumer Batteries konnte durch den Einsatz einer Hochgeschwindigkeitskamera den Wartungsaufwand seiner Anlagen reduzieren. Durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit der Kamera Cube2 konnten die Abfüll- Düsen einer Produktionsanlage so eingestellt werden, dass der Füllvorgang ohne Spritzer erfolgen konnte. Diese verursachte nämlich, dass die Produktionsanlage verschmutzte und einen höheren Wartungsaufwand mit sich brachte. Das Beispiel Bernina zeigt, wie mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera die Kons truktion von Nähmaschinen optimiert werden konnte. Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung einer Nähmaschine stellt die kontrollierte Bewegung des Fadens dar. Das Herzstück hierbei ist der sogenannte Greifer: Nur wenige hundertstel Millimeter entscheiden darüber, ob der Faden vom Greifer erfasst wird oder nicht, ob also eine Naht entsteht oder eben nicht. Die Nadel ist geführt vom oberen, der Greifer vom unteren Teil einer Nähmaschine. Die langen mechanischen Hebelarme, die hohe Geschwindigkeit und die vielen sich bewegenden Teile verursachen Schwingungen, die diese so ungemein wichtige Funktion gefährden. Die Hochgeschwindigkeitskamera brachte hier Licht ins Dunkel des Vorganges und lieferte damit die Infos für eine Verbesserung der Konstruktion. Fotos: Aufmacher Pharma Rexam, 01: Bernina, 02: Varta Costumer Batteries, Sonstige: Mikrotron www.mikrotron.de 03 Die kompakten Kameras mit 3 oder 4 Megapixel Bildauflösung der portablen Langzeitrecording Systeme MotionBlitz zeichnen Daten in Echtzeit auf Mehr Pixel Quadlinearer CMOS-Sensor mit bis zu 15.360 Pixel Mehr Farbe Echte RGB Farbzeilen in ultrahoher Auflösung Höhere Geschwindigkeit Maximale Zeilenfrequenzen bis zu 150 kHz NEU NEU Mehr Erfolg Mehr Pixel –Weniger Kameras – Geringere Kosten Wir freuen uns, Sie auf der drupa in Düsseldorf an unserem Stand in Halle 4 | E26 begrüßen zu dürfen. Chromasens GmbH Max-Stromeyer-Straße 116, 78467 Konstanz, Germany www.chromasens.de

AUSGABE