AutomationAnlagen-Retrofit per moderner Bildverarbeitung
Der Anspruch an die Produktqualität steigt stetig und quer durch alle Branchen. Der Produktionsprozess auf älteren Anlagen wird diesen Anforderungen oft nicht mehr gerecht. Doch bereits mit verhältnismäßig geringem Aufwand können diese Maschinen einem Retrofit unterzogen, also modernisiert werden. So geschehen auch bei Lohmann & Rauscher (L&R), einem international führenden Anbieter von Medizin- und Hygieneprodukten. Von Schmachtl GmbH mit einer voll automatisierten kameragestützten Bildverarbeitungslösung ausgestattet präsentiert sich die Anlage mittlerweile up to date am neuesten Stand der Technik.
Schritt 1 / Bildaufnahme: Mit GigE-Schnittstellen werden 20 CIC Kameras schnell und parallel betrieben. Optimale Einbaumöglichkeiten durch extrem kompakte Bauweise.Im Servicefall schnell und einfach austauschbar.
DI Florian MARTIN
Produktmanager Bildverarbeitung SCHMACHTL GmbH
„Im Vergleich zur Lösung mit großen zentralen Balkenscannern können die einzelnen Kameras schnell getauscht werden. Das kann neben dem Wechsel der Schneidmesser inkl. Stellmotoren der Kunde selbst einfach erledigen.“
Die Herstellung von Bandagenmaterial bei L&R verläuft hochpräzise und millimetergenau. Schmachtl GmbH, spezialisiert auf Lösungen zur 100 %igen automatischen Qualitätskontrolle, übernahm das Retrofit der Produktionsanlage. Produktmanager DI Florian Martin, Experte für optische Prüftechnik bei Schmachtl, erklärt die Ausgangssituation folgendermaßen: „Die Verbandsstoffe werden in breiten Bahnen auf Rollen produziert, die einzelnen Bahnen sind nur durch einen fehlenden Längsfaden voneinander getrennt. Genau in diesen minimalen Abstand muss geschnitten werden, um die Bahnen zu trennen. Der Feuchtegehalt des Gewebes bestimmt die Breite des gesamten Materials, dadurch kommt es bei fixen Schnittpositionen zu Verschnitt. Für den optimalen Schnitt musste die Messerposition also laufend nachgeregelt werden.“ Die Aufgabe für Schmachtl bestand nun darin, den Schneideprozess mit moderner Bildverarbeitung sicher und zuverlässig zu automatisieren und auf den neuesten technischen Stand zu bringen.
Schritt 3 / Schnelle und präzise Ansteuerung: PC übergibt Korrekturpositionen. Unitronics Steuerungen werten die Position aus. Stellmotoren steuern die Schneidwerkzeuge.
Integrierte Kontrollen sichern Qualität
Im Regelfall finden Qualitätskontrollen erst am Ende der Produktion statt. Fehlerhafte oder unvollständige Teile werden automatisch aussortiert. Bei L&R war das Team um DI Martin vor die Herausforderung gestellt, den laufenden Prozess so zu gestalten, dass von vorneherein kein Verschnitt entstehen kann. Mehrere technische Konzepte wurden ausgearbeitet und unterschiedliche Komponenten auf deren Tauglichkeit für diesen Zweck getestet. Aus diesem Pool entschied sich L&R für eine PC-gestützte Bildverarbeitungslösung mit mehreren Kameras.
Der richtige Schnitt:Jede Veränderung des Materials wird ausgeglichen. Schneidrad wird genau mittig zur Bahn positioniert. Das Produkt hat immer saubere Kanten.
Modulare Lösung mit Kameras
Das Lösungskonzept ist modular aufgebaut. Über die gesamte Breite der Stoffrollen sind 20 Kameras verteilt. Diese geben dem Schneidmesser die nötigen Informationen über die exakte Position des Bahnen-Zwischenraumes. Das System erkennt also die genaue Position des Zwischenraumes und führt die Messerposition diesem nach.
Die dezentralen Kameras liefern die aufgenommenen Bilder an einen zentralen Rechner. Dieser befindet sich gut geschützt in einem mit Touchscreen und Klimaanlage ausgestatteten PC-Schrank und übergibt die ausgewerteten Daten an die einzelnen SPS-Steuerungen. Gemäß den Vorgaben der Kameras führen die Steuerungen die Schneidmesser an die richtige Position.
„Im Vergleich zur Lösung mit großen zentralen Balkenscannern können die einzelnen Kameras schnell getauscht werden. Das kann neben dem Wechsel der Schneidmesser inkl. Stellmotoren der Kunde selbst einfach erledigen“, erläutert DI Martin die besonderen Vorteile der gewählten Applikation. Die Kameras sind den rauen Umgebungsbedingungen des Herstellungsprozesses ausgesetzt und dadurch starken Vibrationen, Staub und mechanischen Belastungen. Das verursacht großen Verschleiß, daher werden sehr günstige Standard-Kameras verwendet. Zudem können die Schneideinheiten einzeln auf verschiedene Bahnbreiten eingestellt werden, da sie unabhängig voneinander funktionieren. „Das ist ein weiterer Vorteil der Lösung mit Kameras. Sie sind klein und kompakt und beanspruchen nebeneinander angebracht nur wenig Raum. Das ermöglicht das exakte Schneiden auch schmaler Stoffstreifen.“, legt Di Martin weiter dar. Beschädigungen des Gewebes sind dabei ausgeschlossen.
Schritt 2 /Bildverarbeitung / Erkennen der Textilbahn: PC-Schränke für High-End-Bildverarbeitungsaufgaben inkl. Kühlung. Robuste Positionserkennung durch Bildverarbeitungssoftware Cognex VisionPro. International einsetzbar durch intuitive mehrsprachige Oberflächen.
Retrofit als günstige Alternative
Schmachtl agierte bei dieser Anwendung als gesamter Systemanbieter. Neben dem Lösungskonzept inkl. Projektierung und Projektmanagement programmierte das Team auch PC und Steuerungen und lieferte die einzelnen Komponenten. Planung, Programmierung und Komponenten sind also perfekt aufeinander abgestimmt. DI Martin: „Wer Qualität ernst nimmt, integriert Verfahren zur Qualitätssicherung bereits direkt in seine Fertigungsprozesse. Auf neuen Maschinen sind solche Systeme vielfach bereits integriert, der Ankauf stellt aber für viele Betriebe eine zu teure Investition dar. Das technische Nachrüsten der alten Anlage ist hier eine günstigere und im Ergebnis gleich hochwertige Alternative.“
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