Разрабатывая полностью автоматическую картонажную машину CaseTeq, специалисты компании Christ Packing Systems хотели останстить ее гибкой, эффективной и в то же время экономичной системой контроля продукции. Световые барьеры и традиционные средства обработки изображений не позволяют решить эту задачу. Поэтому производитель упаковочных машин решил использовать для этих целей систему технического зрения от B&R, полностью интегрированную в систему управления.
"Наши упаковочные машины по умолчанию оснащены функцией проверки наличия продукта. Однако тип и объем выполняемых при проверке действий сильно зависит от требований заказчика, упаковываемого продукта и типа машины, - объясняет Тимо Бохтлер, руководитель электротехнического отдела компании Christ Packing Systems. - В прошлом на наших вертикальных и горизонтальных упаковочных машинах (с верхней и боковой загрузкой) эту функцию выполняли разные устройства: световые барьеры и традиционные камеры".
На основе светового барьера можно создать простую и экономичную систему контроля, подходящую для вертикальных упаковочных машин. Лучи светового барьера фиксируют наличие и объем продукта в тот момент, когда порция продукта подается из зоны укладки в картонную коробку. Лучи барьера располагаются перпендикулярно подаваемому продукту. При правильной работе машины лучи барьера будут прерваны все время, пока порция продукта подается в коробку. Если продукт отсутствует, то лучи светового барьера не прерываются в заданном отрезке времени, что приводит к появлению сообщения об ошибке.
Световой барьер: простое решение, не обладающее достаточной гибкостью
Низкая цена - это не единственное преимущество системы контроля на основе светового барьера. При изменении формата продукта функцию контроля можно легко перенастроить через интерфейс оператора. Для этого потребуется только указать начальную и конечную позицию (ширину) порции продукта, количество прерываемых лучей и время, в течение которого они должны быть прерваны. Однако перед запуском производства требуется протестировать работу функции на машине. Необходимо убедиться в корректности настроек светового барьера и в надежности работы функции.
При подаче объектов округлой формы лучи могут проникать в промежутки между ними, что приведет к появлению ошибки. Чтобы избежать такой ситуации, оператор должен отключить соответствующие лучи. "Иногда для обеспечения бесперебойного производства необходимо отключить два верхних луча. Но при этом снижается качество результатов проверки, - делится своим опытом Бохтлер. - Также существует опасность, что оператор забудет включить эти лучи после очередной переналадки машины". Кроме того, световые барьеры плохо работают в условиях, когда порция продукции состоит из множества мелких объектов, и их практически невозможно адаптировать к изменениям требований заказчика.
Традиционные камеры: сложное, дорогое, громоздкое оборудование
В горизонтальных упаковочных машинах использовать световые барьеры нельзя. До сих пор инженеры Christ Packing Systems использовали для проверки комплектности в таких машинах камеру, установленную на ось для перемещения продукции (Pick&Place). Для обработки изображений использовалась традиционная система, состоящая из камеры, объектива, устройства для обработки изображений (обычно на базе ПК), специального ПО для обработки изображений и, при необходимости, элементов подсветки.
Эта система существенно сложнее и дороже, чем световой барьер, но обеспечивает дополнительную гибкость, производительность и надежность. Она позволяет не только следить за наличием продукта, но и выполнять другие, более сложные функции, например распознавание положения или моделей, а также считывание кода и текста.
Недостатком этого решения является высокая стоимость оборудования и программного обеспечения. Также следует учитывать, что разработчики ПО для машины потратят дополнительное время и усилия на его внедрение. Традиционно для задач технического зрения используются автономные системы, поэтому программистам приходится осваивать проприетарное программное обеспечение и знакомиться с дополнительными интерфейсами. Возможности интеграции этого ПО в прикладное приложение для машины также ограничены. К тому же, работа с ПО для обработки изображений требует специальной подготовки. Эти факторы делают производителя оборудования зависимым от сторонней технической поддержки.
Также важно отметить, что систему приходится калибровать на месте эксплуатации после установки и каждый раз при замене оборудования. "У нас работают опытные инженеры, но среди них нет специалистов по техническому зрению. Мы не можем определить, в каких условиях потребуется подсветка, а в каких не потребуется", - объясняет Бохтлер, указывая на еще один важнейший аспект традиционных систем технического зрения.
Попытка машиностроителя сократить расходы за счет отказа от подсветки чревата последующей необходимостью спешно проводить модернизацию. С другой стороны, если установить вспышки, которые не будут использоваться при производстве, вложения будут потрачены впустую. Одним словом, все решения для контроля продукции, ранее применявшиеся в оборудовании Christ Packing Systems, сопряжены с непредсказуемыми рисками и скрытыми затратами.
Инновационное решение: интегрированная система технического зрения от B&R
Руководство компании Christ Packing Systems сразу заинтересовалось представленной им системой технического зрения от B&R. Причина очевидна - полная интеграция в среду разработки B&R Automation Studio существенно облегчает разработку инженерам компании-машиностроителя. Используя привычный инструментарий, инженерам значительно комфортнее осуществлять интеграцию функций технического зрения в приложения машины. Не потребуется и глубоких познаний в области обработки изображений, а вводное обучение сведено к минимуму..
Богатый ассортимент аппаратного обеспечения позволяет подобрать оптимальное решение. Он включает в себя множество различных типов камер со встроенными вспышками, различными разрешениями, и аксессуары, такие как внешнее освещение. Но по-настоящему это решение от других отличает степень интеграции - все компоненты объеденяются в единую сеть и управляются одним приложением. Благодаря этому можно синхронизировать работу вспышки и выдержку затвора в субмикросекундном диапазоне и использовать светодиодные компоненты с максимальной эффективностью.
Масштабируемость и простота
В обстоятельствах, когда требуется только одна функция обработки изображения, например, считывание QR-кода или определение положения, оптимальным выбором будет версия камеры B&R Smart Sensor. В отличие от множества других устройств этого класса, не требуется установка отдельного аппаратного обеспечения для каждой функции. Вместо этого разработчик может настроить желаемую функцию для Smart Sensor в среде разработки Automation Studio.
В тех случаях, когда необходимо выполнять несколько функций технического зрения следует выбирать более мощьную B&R Smart Camera. Ранее разработанное прикладное программное обеспечение, параметры и модели можно будет использовать в других системах с новой камерой. Калибровать камеру и объектив при вводе в эксплуатацию системы технического зрения от B&R нет необходимости - эта операция делается на заводе. Процесс установки нового оборудования вряд ли в принципе может быть проще, поскольку камера автоматически получает все настройки с контроллера.
Переключение одним нажатием кнопки
Тесная интеграция решение от B&R имеет преимущества и для конечного пользователя. Все параметры, включая настройку фокуса, можно сохранить как рецепт и загрузить одним нажатием кнопки при переходе производства к новой выпускаемой продукции. «Даже если данные о продукте или формате упаковки еще неизвестны - это не проблема. Вам просто нужно добавить параметры нового изделя и ввести данные по предполагаемому расположению продукции на стадии упаковки. Об остальном позаботиться система. И мне это очень нравиться.», - признается Бохтлер.
Специалисты Christ Packing Systems с радостью узнали, что осуществить быструю смену продукта значительно проще при использовании контроллеров от B&R. Системную конфигурацию и управление рецептами можно непосредественно интегрировать с системой визуализации. Знакомые инструменты среды Automation Studio можно использовать для диагностики. Приложение mapp Vision от B&R обеспечивает программистам доступ к библиотеке технического зрения HALCON от MVTec. Эта библиотека предоставляет проверенные на практике, готовые к использованию алгоритмы для определения положения, проверки полноты, оценки качества, измерения и считывания. «Они позволяют таким специалистам по автоматизации, как мы, самостоятельно внедрять решения в области машинного зрения сразу после краткого знакомства с системой», - радостно говорит Бохтлер.
Новые решение для контроля качества
Из-за преимуществ, предлагаемых системой технического зрения B&R, компания Christ приняла решения представить рынку свой первый полностью автоматизированный горизонтальный упаковщик с проверкой полноты упаковки, выполняемой машинным зрением от B&R. В ближайшем будущем компания планирует добавить новые функции контроля качества и оснастить все свои машины для вторичной упаковки новой технологий, которая основана на решении от B&R.
"Техническое зрение от B&R отвечает всем нашим требованиям. Благодаря масштабируемости, мы можем заменить независимые друг от друга системы, которые мы использовали ранее, единым, полностью интегрированным решением технического зрения», - поясняет Бохтлер. «Помимо того, что данное решение более экономично, оно позволяет гибко и с высокой точностью осуществлять контроль качества. А это, в свою очередь снижает риск неприятных сюрпризов для нас и наших клиентов».
Автор статьи: Франц Россманн,
 | Тимо Бохтлер Руководитель департамента электротехники Christ Packing Systems "Техническое зрение от B&R обладает всем необоходимым. Благодаря масштабируемости мы можем заменить использовавшиеся ранее отдельные системы единым, полностью интегрированным решением для внедрения машинного зрения. «Помимо того, что данное решение более экономично, оно обладает невероятной гибкостью и надежностью при контроле качества. В то же время оно снижает риск неприятных сюрпризов для нас и наших клиентов». |