Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Inteligentní kamery se smyslem pro detail

Společnost Karl Mayer LIBA Textilmaschinenfabrik GmbH, výrobce textilních strojů, šikovně vyřešila pomocí inteligentních kamer několik úloh, s nimiž si předtím nevěděla rady, zvýšila tak spolehlivost průběhu výrobních procesů, současně optimalizovala spotřebu surovin a zjednodušila řízení kvality. Za úspěch vděčí především implementaci kamer In-Sight od firmy Cognex s integrovaným rozhraním Powerlink.

 
Díky partnerství mezi společností B&R a firmou Cognex, specializující se na kamery a systémy pro zpracování obrazu, jsou nyní inteligentní kamery Cognex řady In-Sight 7000 k dispozici i s rozhraním Powerlink. Tyto kamery rozpoznají i bez specializovaného počítače chyby, které lidské oko není schopno postřehnout. Poskytují také data, která usnadňují dokumentaci a analýzu výrobních procesů.
 
Integrace inteligentních kamer do řídicích systémů strojů se neustále zjednodušuje. Jednu z možností přináší integrace standardu Powerlink do komunikačního balíčku Cognex Connect a naopak kamer Cognex do vývojového prostředí Automation Studio. To umožňuje zařazovat kamery In-Sight 7000 do sítí Powerlink a připojovat je k řídicím jednotkám B&R. Integrace je tak dokonalá, že běžný uživatel ani nemusí vidět hranici mezi řídicími systémy B&R a kamerami In-Sight. Například parametry kamery lze nastavovat přímo z řídicí jednotky B&R. Prostřednictvím sběrnice Powerlink je totiž velmi snadné přenášet běžné ethernetové protokoly, aniž by to ovlivnilo cyklické přenosy dat v reálném čase. Proto není nutné používat ke konfiguraci kamer (zajistí ji nástroj Cognex In-Sight Explorer) ani k pořizování snímků pro dokumentaci a analýzu samostatné ethernetové rozhraní.
 

Sbližování systémů pro zpracování obrazu a automatizace

Stroje společnosti LIBA jsou již vybaveny deterministickou komunikační sběrnicí Powerlink, protože jsou řízeny systémy B&R. Rozhodnutí pro kamery In-Sight s tímto rozhraním bylo tedy logické, zvláště když kamery Cognex doporučovali i zákazníci firmy LIBA.
 
Společnost LIBA v současné době používá kamery In-Sight 7000 ve třech úlohách. Všechny tři umožňují dříve zjistit chyby ve výrobě a minimalizovat tak jejich negativní dopady. Současně je také rychlejší a jednodušší vytváření dokumentace.
 
Společnost LIBA pověřila vyvinutím softwaru pro kamery pro všechny tři systémy zpracování obrazu, navržením osvětlení a optiky a uvedením těchto systémů do provozu firmu Smartvision GmbH. Ta vybrala kamery In-Sight 7200 a 7402. Tyto kamery dokážou zpracovat obraz s rozlišením 1 280 ×1 024 bodů za pouhých 30 ms, a to plně stačí k potřebným měřením.
 

Kontrola unášecích kolíků

Jedním z prvních zákazníků je světoznámý výrobce automobilů, který na osnovních pletacích strojích s víceosým vkládáním útku vyrábí tkaninu, jež je součástí panelů karoserie. Kamera zde sleduje přísun textilního pásu z uhlíkových vláken ke stroji, který odřezává části pásu z rolí a pokládá je na sebe tak, aby vlákna byla v každé vrstvě orientována jiným směrem. Během přepravy tkaniny šířky přibližně 1,5 až 4 m výrobní linkou o délce 35 m drží konce pásů dva řetězy s kolíky (obr. 1). Na konci jsou všechny vrstvy sešity k sobě a okraj tkaniny oříznut, výrobek je navinut na roli a odpad nabodnutý na kolících je odsát.
 
Všechny přepravní řetězy sleduje na začátku stroje systém pro zpracování obrazu, který zjišťuje ohnutí, poškození či nepřítomnost kolíků i jejich znečištění (obr. 2). Veškeré zpracování a vyhodnocení obrazu zajišťuje přímo kamera In-Sight 7200. Při zjištění chyby uvědomí hlavní řídicí jednotku, která stroj zastaví.
 
Doposud obsluha strojů či pracovníci kontroly nacházeli poškozené kolíky víceméně náhodou, když už bylo vyrobeno mnoho metrů vadné tkaniny. Nový systém pro zpracování obrazu spolehlivě rozpozná poškozené nebo znečištěné kolíky hned v prvním cyklu. Zmenšuje se tak množství odpadu, ale navíc se také zkracuje doba odstávek. Když vznikne závada, nemusí již obsluha zdlouhavě prohlížet osmdesátimetrový řetěz a hledat poškozený kolík. Ohnutý nebo poškozený kolík navíc často poukazuje na obecnější problém se strojem a rychlejší reakce na takový problém zabrání dalšímu poškození nebo odstavení
stroje. Vše zmíněné je v tomto případě největším přínosem.
 

Kontrola kontinuálního vkládání útků

Druhá úloha, kde společnost LIBA používá kamery In-Sight 7200, je mechanismus pro kontinuální vkládání útku. V tomto případě je při součtu tolerancí na velmi dlouhém řetězci rozměrů složité určit přesnou polohu konkrétního kolíku. Systém pro zpracování obrazu musí zajistit, aby bylo vlákno protaženo do každé mezery mezi kolíky. Vstupní bod vlákna v každé mezeře mezi kolíky měří inteligentní kamera In-Sight 7200 a výsledky posílá prostřednictvím sběrnice Powerlink do hlavní řídicí jednotky stroje. Systém řídící vkládání útku potom opravuje pozici pro další cyklus a udrží vlákno v rámci 10% odchylky od středu mezery. Nejdůležitější vlastností je zde schopnost sběrnice Powerlink pracovat v reálném čase.
 
Nový systém zpracování obrazu nahrazuje systém měření optickým snímačem, který společnost LIBA používala v systémech pro kontinuální vkládání útku doposud. Největším problémem starého řešení byla nutnost zasouvat snímač mezi kolíky, což nevyhnutelně vedlo k náhodným kolizím. Taková kolize zničila měřicí systém a vedla k odstavení stroje. Řešení s kamerou tento problém odstranilo.
 

Kontrola pásu uhlíkových vláken před osnovním pletacím strojem

Třetí systém zpracování obrazu s kamerami In-Sight 7402 kontroluje u osnovních pletacích strojů s víceosým vkládáním útku Copcentra MAX 5 CNC kvalitu tkaniny – sleduje mezery v pásech z uhlíkových vláken ještě před zavedením do stroje. Podle šířky používaného pásu sleduje jedna nebo několik kamer délku a šířku případných mezer v pásu. Tyto kamery také podle polohy okrajů pásu měří jeho šířku. Jestliže se kterýkoliv rozměr odchýlí od nastavených hodnot, systém odešle zprávu o závadě a stroj se zastaví. Podle závažnosti odchylky poté obsluha rozhodne, zda ponechá stroj v chodu, nebo nechá pás
automaticky odstranit.
 

Pohled do budoucnosti

Společnost LIBA dosáhla velkého pokroku ve zlepšení spolehlivosti procesů, minimalizaci množství odpadu a maximalizaci
dostupnosti stroje. Flexibilita a výkon kamer In-Sight však nabízejí spoustu prostoru pro další vylepšování funkcí a otevírají zcela nové možnosti. Například posledně jmenovaný systém sledující přísun pásu firma LIBA rozšířila o další funkci, která obsluze stroje umožňuje vytvářet záznam o velikosti a umístění mezer v pásu. Takové údaje mohou být potom využity k vytváření map chyb pro další analýzy kvality.
(B+R automatizace, spol. s r. o., Foto: Karl Mayer, LIBA Textilmaschinenfabrik GmbH) 
Obr. 1. Řetěz s unášecími kolíky
Obr. 2. Kontrola jednotlivých kolíků
Obr. 3. Kontrola mezer v pásu z uhlíkových vláken ještě před jeho zavedením do stroje
Obr. 4. Kamery měří velikost mezer a šířku pásu