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Industrielle Automation 6/2016

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Industrielle Automation 6/2016

Patrick Menge, Area

Patrick Menge, Area Sales Manager Machine Vision Datalogic Automation DACH Qualität und Quantität schließen sich nicht aus In-line Etikettenüberprüfung erhöht den Durchsatz beim Highspeed-Bedrucken Patrick Menge Soll Verpackungsmaterial wie Papier und Folie individuell bedruckt werden, durchläuft es zuerst auf breiten Bahnen eine Konverteranlage und wird im Anschluss in Streifen geschnitten. Um Fehler im Druck zu vermeiden, wird mit einer integrierten Bildverarbeitungstechnologie eine Qualitätsinspektion auf der gesamten Breite ermöglicht. Gleichzeitig wird dadurch der Durchsatz erhöht. Ein Großteil des flexiblen Verpackungsmaterials, das in der Hochgeschwindigkeitsverpackungsbranche Verwendung findet, wird durch Konverteranlagen hergestellt. In diesem Prozess kommen flache Materialien wie Papier, Kunststofffilm oder Folie (als Webs bekannt) zum Einsatz, die nach den Vorgaben und Entwürfen des Kunden bedruckt und beschichtet werden, damit sie in Verpackungsmaschinen mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden können. Um die Effizienz des Vorgangs zu erhöhen, werden mehrere Kopien desselben Entwurfs nebeneinander auf einer breiten Folienbahn gedruckt, die dann auf eine Rolle mit großem Durchmesser gewunden wird. Nach dem Druck werden diese breiten Rollen in eine getrennte Streifenschneidemaschine geladen, wo das Netz abgerollt und in schmalere Streifen geschnitten wird, ehe diese dann wieder auf getrennte Spindeln gewickelt werden, um in Form von klei ­ neren Rollen zur Verwendung in den Verpackungsmaschinen eingwesetzt zu werden. Dieser Vorgang hat den Vorteil, dass Verpackungsmaterial mit hoher Geschwindigkeit produziert werden kann. Allerdings wird die Inspektion des Druckbildes häufig manuell vom Anlagenbediener vorgenommen oder es werden Sensoren verwendet, die lediglich auf einfachem Niveau die Registermarken überprüfen. Fehlerreduzierung durch Inspektionsstationen Bei den in den modernen Konverteranlagen üblichen hohen Geschwindigkeiten fallen Fehler in der Bedruckung oft nicht auf und werden daher immer häufiger erst beim Anwender durch dessen eigene visuelle Inspektionssysteme entdeckt, wenn er die Einzelrollen in seinem Verpackungsmaschinen einsetzt. Werden Fehler erst so spät in der Versorgungskette erkannt – nach dem Druck können Wochen oder gar Monate vergehen – fällt das dem Anwender negativ auf, denn durch die Fehlerquote entstehen ihm hohe Kosten. In ihrem Bemühen, die Qualitätsprüfungen zu verbessern, haben manche Konverter einen zusätzlichen Arbeitsschritt in ihren Ablauf integriert und eine getrennte Inspektionsstation nach dem Streifenschneider/ Wickler eingebaut. Einzelne schmale Rollen werden in diese Inspektionsstationen geladen, wo die Folie dann abgerollt, durch ein visuelles System überprüft und danach wieder neu gewickelt wird. Diese Inspektion reduziert zwar die Fehlerquote, der zusätzliche Schritt muss aber individuell bei jeder einzelnen Kleinrolle durchgeführt werden, wodurch ein ernsthafter Flaschenhals im Ablauf entsteht, der den Durchsatz insgesamt wesentlich reduziert. Entwicklung eines visuellen Systems zur Druckprüfung Das Unternehmen Converting Equipment International hat sich auf angepasste Hochgeschwindigkeitskonverteranlagen für verschiedene Branchen spezialisiert und erhielt 36 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK den Auftrag, einen Inspektionsprozess zu entwickeln, der mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und mit erprobten Streifenschneider/Wickler kompatibel ist. Die Konstrukteure kamen zu dem Schluss, dass eine separate Inspektion, bei der jede einzelne Rolle bearbeitet wird, den Durchsatz einer Konverteranlage auf 0,5 m/s verlangsamt. Zum Vergleich: Der Streifenschneider/ Wickler besitzt eine Arbeitsgeschwindigkeit von 9 m/s. Um diesen Unterschied zu überbrücken und dennoch eine Inspektion bei hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen, kooperierte das amerikanische Unternehmen mit den Ingenieuren der Firma Impact Vision Technologies. Ziel war es, ein visuelles System zu entwickeln, das den Druckauf der vollen Breite der Web inspiziert, bevor die Folie in einzelne schmalen Rollen geschnitten wird und ohne dass die Inspektion in den laufenden Prozess eingreift. Komponenten im Einsatz Auf der Hardwareseite bestand das visuelle System, das Druckfehler auf der ganzen Breite des Webs identifizieren sollte, aus einer M250 Zeilenerkennungskamera von Datalogic, die mit einem 18-mm-Zeiss­ Objektiv mit F-Fassung bestückt war. Als Schnittstelle fungierte der integrierte visuelle Prozessor MX40 von Datalogic. Sobald die Rolle abgewickelt wird, fährt sie unter zwei 300 mm Zeilenlampen des Unternehmens Smart Vision Lights durch, wovon eine vor der Kamera und eine nach der Kamera installiert ist. Die Kamera, die die Fertigungslinie überwacht, verwendet Um Druckfehler auf der ganzen Breite des Materials aufzuspüren, ist das visuelle System mit einer M250 Zeilenerkennungskamera ausgestattet einen Sensor zur Erkennung von Registriermarken, um Bildaufnahmen auszulösen. Individuelle Schnittstellen Die visuelle Maschinensoftware Impact von Datalogic besteht aus der Programmierschnittstelle, dem Vision Program Manager (VPM), aus kundenspezifisch eingerichteten Schnittstellen für den Anwender und dem Kontrollfeldmanager (Control Panel Manager =CPM), die in einer Plattform zusammengefasst sind. Das visuelle Maschinensystem ist über eine Schnittstellte mit dem Bewegungskontrollsystem des Unternehmens Baldor Electric Company verbunden. Dadurch hält die Maschine so an, dass der Defekt direkt vor dem Anwender steht. Gleichzeitig zeigt das System Art und Häufig keit des Fehlers an, sodass der Anwender das Problem manuell beheben kann. Automatische Kalkulation der Prozessgeschwindigkeit Mit dieser graphischen Anwenderschnittstelle können unterschiedliche Etiketten sowie mehrere Bahnen desselben Etiketts eingestellt werden. Durch die Softwareschnittstelle entfällt die Notwendigkeit, die visuelle Begutachtung vor Ort von einem Ingenieur vornehmen zu lassen, da der Anwender sämtliche Untersuchungen und Inspektionen für etwaige neue Etiketten mithilfe des Kontrollfeldmanagers (Control Panel Manager) einstellen kann. Nachdem die große und noch nicht in Streifen geschnittene Rolle in die Maschine geladen wurde, erhält man ein erstes Abbild vom Etikett unter der Kamera. Dann werden die Etikettengröße, die Breite der Großrolle und die gewünschte Anzahl der In spektionszonen eingegeben. Die Regionen, die von Interesse sind, können bequem auf dem Touchscreen ausgewählt werden. Die höchstmögliche Prozessgeschwindigkeit sowie die Fehlergröße werden automatisch kalkuliert, basierend auf der Anzahl der Inspektionszonen, der Etikettengröße und der Rollenbreite. Der Anwender kann auch Zonen auswählen, die während der Inspektion ignoriert werden sollen. Das visuelle System kontrolliert zudem automatisch den Rand der Rolle und kompensiert mögliche Verschiebungen, die vorkommen können, wenn die Rolle durch den Streifenschneider abgerollt wird. Da die visuelle Inspektion in den bestehenden Anlagenprozess integriert ist, wird die Qualität gewährleistet, ohne zusätzliche Produktionsschritte einbauen zu müssen. Darüber hinaus ist die integrierte Inspektion in der Lage, mit der hohen Geschwindigkeit der Konverteranlage mitzuhalten. Somit konnte der Durchsatz bei einem Netz, das bis zu fünf Etiketten nebeneinander enthält, insgesamt um den Faktor 18 erhöht werden. Mit der Einführung dieser Lösung wurden bisher nicht festgestellte Fehler (beginnend bei 50 pro Rolle) gefunden, sodass es eine schnellere Rückmeldung für den Druck prozess gibt. Zudem treten weniger wiederkehrende Defekte auf, was zur Kosten reduzierung beiträgt. Durch die Integration einer visuellen Lösung konnte die Arbeits geschwindigkeit erhöht werden, bei gleichzeitig hochwertigen Druckergebnissen. www.datalogic.com INNENINSPEKTION OHNE EINZUTAUCHEN Mit unserer Bohrlochinspektion geben wir Ihnen die Möglichkeit, Bohrungen, Gewinde oder auch Sacklochbohrungen attributiv zu Prüfen. Dabei detektieren wir Partikel, Fehlstellen und andere Merkmale im Arbeitsabstand bei einem Durchmesser-Tiefen-Verhältnis von 1:3 für Durchmesser zwischen 3 und 40mm. Erfahren Sie mehr unter http://ibv.pentacon.de.