Com o objetivo de tornar a inspeção mais flexível e eficiente e, ao mesmo tempo, economizar custos - Christ Packing Systems sabia que teria que ir além das cortinas de luzes e das câmeras convencionais para produzir sua nova empacotadora horizontal totalmente automatizada, CaseTeq. Em vez disso, o especialista em máquinas de embalagem recorreu ao sistema de visão de máquina totalmente integrado da B&R.
"Oferecemos verificação de presença de produto como um recurso padrão de nossas máquinas de embalagem. Apesar do tipo e o escopo da inspeção requeridos variarem muito, dependendo do cliente, do produto embalado e do tipo de máquina ", explica Timo Bochtler, chefe de engenharia elétrica da Christ Packing Systems. "No passado, utilizamos dois sistemas de inspeção diferentes para nossas empacotadoras horizontais e verticais (alimentação superior ou lateral): cortinas de luz e sistemas de câmeras convencionais".
Em um empacotador vertical de caixas, o controle de pacote pode ser implementado de forma bastante simples e econômica utilizando uma cortina de luz: Quando uma camada de produtos é empurrada da área de empilhamento para a caixa, os feixes da cortina de luz verificam se nenhum produto está faltando. A cortina é posicionada com os feixes perpendiculares à camada. Se a camada estiver completa, os feixes de luz permanecerão interrompidos por um determinado período de tempo, à medida que a camada é empurrada. Se um produto estiver ausente e os feixes puderem passar, a alteração no tempo de interrupção do feixe causará uma mensagem de erro.
Cortina de luz: simples, mas inflexível
Além dos baixos custos de hardware, a inspeção com uma cortina de luz oferece uma vantagem adicional: ao mudar para um formato diferente, o usuário pode facilmente adaptar o processo de inspeção às novas condições por meio da interface do operador. Tudo o que eles precisam fazer é definir a posição inicial e final (largura) da pilha, assim como o número de feixes necessários e o tempo de interrupção correspondente. No entanto, algumas execuções de teste devem ser realizadas antes que a produção em escala real possa começar. Isso é necessário para confirmar se a configuração selecionada dos feixes de luz oferece resultados confiáveis.
Se a camada contiver produtos arredondados, haverá intervalos entre eles que permitirão que os feixes passem - acionando uma mensagem de erro. Para evitar isso, o operador precisa desativar os respectivos feixes. "Às vezes, você precisa desativar dois feixes, um sobre o outro, para manter a produção sem problemas. Mas, sempre que você faz isso, você também reduz a qualidade dos resultados da verificação ", Bochtler conhece por experiência própria. "Você também corre o risco de os operadores esquecerem de reativar os feixes quando eles mudam de formato". De qualquer forma, as cortinas de luz têm dificuldades em verificar camadas de muitos produtos pequenos e em lidar com mudanças inesperadas nos requisitos.
Câmera tradicional: complexa, cara e complicada
O processo de embalagem horizontal de caixas não permite a utilização de cortinas de luz. Até agora, Christ utilizava uma câmera montada no eixo de um "pick-and-place" para verificar a integridade da embalagem em sua empacotadora horizontal. Para o processamento de imagens, Christ adotava a abordagem clássica com um sistema composto por uma câmera, uma lente, um sistema de processamento de imagens (geralmente um PC), software especial de processamento de imagens e elementos de iluminação, conforme o necessário.
Essa solução é mais complexa e cara do que uma cortina de luz, mas fornece flexibilidade, desempenho e confiabilidade adicionais. Ela também é capaz de executar verificações de pacotes e outras inspeções mais complexas, como reconhecer posições e padrões ou ler códigos e textos.
A desvantagem da solução de câmera é o elevado preço de todo o conjunto de hardware e software. Outro fator que não deve ser subestimado é o tempo e esforço adicionais para os desenvolvedores de software da máquina: tradicionalmente, a visão de máquina tem sido um sistema autônomo, portanto os programadores precisariam aprender a trabalhar com software proprietário e interfaces adicionais. Existem também limitações estritas de quão bem o software de processamento de imagem pode ser integrado a aplicação da máquina. Além disso, qualquer pessoa que use o software de processamento de imagem requer treinamento especial. Para o fabricante, isso geralmente significa contar com suporte de terceiros.
Também é de grande importância para os envolvidos: o sistema precisa ser calibrado em campo após a instalação e sempre que uma peça de hardware for substituída. "Somos engenheiros mecânicos qualificados, mas não somos especialistas em câmeras. Também não temos experiência para saber quais situações exigirão iluminação e quais não ", diz Bochtler, concentrando-se em outro aspecto crítico das soluções convencionais de câmera.
Um fabricante de máquinas que tenta cortar custos sem iluminação, corre o risco de precisar atualizar as luzes posteriormente. Por outro lado, se instalarem luzes que não sejam necessárias, o investimento será desperdiçado. Em resumo, todas as soluções de inspeção que Christ tentou no passado tinham riscos imprevisíveis e custos ocultos.
A solução: Visão de máquina integrada da B&R
Quando a B&R apresentou seu sistema de visão de máquina integrado pela primeira vez à equipe de gerenciamento da Christ, eles a aceitaram imediatamente. O motivo é bastante fácil de se perceber: perfeitamente integrado ao software de engenharia da B&R Automation Studio, o sistema de visão é excepcionalmente acessível e gerenciável para o fabricante da máquina e para seus desenvolvedores. No conforto do ambiente familiar de automação, eles têm acesso a todas as funções da câmera de que precisam e são capazes de as integrarem facilmente a aplicação da máquina. Não é necessário nenhum conhecimento especializado em processamento de imagens; portanto, o treinamento introdutório é mínimo.
O portfólio abrangente oferece a combinação certa para qualquer conjunto de requisitos. Esse inclui uma ampla variedade de tipos diferentes de câmeras com iluminação integrada, uma diversidade de resoluções e acessórios, como iluminação externa. O que realmente diferencia a solução é o nível de integração: todos os componentes são conectados por uma única rede comum e controlados pela mesma aplicação. É isso que permite sincronizar o tempo do flash e do obturador na faixa de sub-microssegundos e fazer a utilização mais eficiente dos componentes de LED.
Escalável e de fácil utilização
Em circunstâncias que exigem apenas uma função específica de processamento de imagem, como a leitura de um código QR ou a detecção de posição, a versão Smart Sensor da câmera da B&R é a escolha perfeita. Ao contrário de muitos outros dispositivos da sua classe, não há a necessidade de se instalar hardware de câmera extra para cada função necessária. Em vez disso, o usuário simplesmente configura a função desejada do Smart Sensor, conforme o necessário, no ambiente de engenharia Automation Studio.
Nos casos que exijam várias funções, é fácil atualizar para uma Smart Camera mais poderosa. Qualquer software de aplicação, parâmetros e modelos que já foram desenvolvidos podem continuar sendo utilizados. A câmera e a lente são calibradas de fábrica, portanto não é necessário repetir esta etapa ao comissionar o produto de visão da B&R. A instalação dificilmente poderia ser mais fácil, porque a câmera obtém automaticamente todas as configurações do controlador.
Alterações com o pressionar de um botão
A solução perfeitamente integrada da B&R também oferece vantagens para o usuário. Todos os parâmetros, incluindo a configuração do foco, podem ser salvos como parâmetros das receitas, e podem ser carregados com o pressionar de um botão para se auto ajustar à um novo formato de caixa. "Mesmo que os dados de um produto ou formato de caixa ainda não estejam disponíveis, isso não é problema. Você só precisa ensinar a ela um novo produto e configurar como os produtos são organizados na camada. O sistema lida com o resto. Essa é uma das minhas partes favoritas", admite Bochtler.
A implementação rápida de troca de produtos é ainda mais fácil quando o controlador da máquina também é da B&R, a Christ ficou contente em aprender. A configuração do sistema e o sistema de gerenciamento de receitas podem ser integrados diretamente na aplicação da IHM. As ferramentas familiares do ambiente Automation Studio podem ser utilizadas para diagnósticos. O componente de software mapp Vision da B&R oferece aos programadores acesso à biblioteca de visão de máquina HALCON da MVTec. Essa biblioteca está cheia de algoritmos prontos para uso, comprovados em campo, para detecção de posição, verificação de integridade, avaliação de qualidade, medição e identificação. "Eles facilitam a implementação de soluções de visão de máquina por especialistas em automação como nós, após apenas uma breve introdução", diz Bochtler, com um sorriso.
Novas soluções de inspeção
Devido às vantagens oferecidas pelo sistema de visão da B&R, a Christ decidiu apresentar sua primeira empacotadora horizontal de caixas totalmente automatizada, com a verificação da integridade da camada realizada utilizando a nova solução de visão de máquina da B&R. A empresa planeja adicionar novas soluções de inspeção baseadas no sistema da B&R em um futuro próximo, com o objetivo final de converter todas as suas máquinas de embalagem secundárias para a nova tecnologia.
"O pacote de visão da B&R tem tudo o que precisamos. Com a sua solução escalável, podemos substituir os sistemas de controle separados que costumávamos precisar por uma solução única e totalmente integrada para visão de máquina ", explica Bochtler. "Além de ser mais econômica, ela agrega flexibilidade e confiabilidade valiosas ao processo de inspeção. Ao mesmo tempo, reduz o risco de surpresas desagradáveis para nós e para nossos clientes ".
Autor: Franz Rossmann, jornalista de tecnologia da região de Munique
 | Timo Bochtler Chefe de Engenharia Elétrica, Christ Packing Systems "O pacote de visão da B&R tem tudo o que precisamos. Com a sua solução escalável, podemos substituir os sistemas de controle separados que costumávamos precisar por uma solução única e totalmente integrada para visão de máquina ", explica Bochtler. Além de mais econômico, agrega flexibilidade e confiabilidade valiosas ao processo de inspeção. Ao mesmo tempo, reduz o risco de surpresas desagradáveis para nós e para nossos clientes ". |