Optimierung des Wasserstrahlschneidens mit Machine Vision
Max Reijngoudt
Wasserstrahlschneiden ist eines der vielseitigsten und präzisesten Fertigungsverfahren, das in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und maßgeschneiderter Fertigung eingesetzt wird. Diese Systeme sind in der Lage, komplexe Formen aus verschiedenen Materialien mit hohen Toleranzen zu schneiden. Dennoch stehen Hersteller selbst mit solch fortschrittlicher Technik weiterhin vor zwei Hauptherausforderungen: der Steigerung der Effizienz und der Minimierung von Materialabfall.
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, integrieren viele Hersteller Industriekameras in ihre hochpräzisen Wasserstrahlschneid- und Plasmaschneidsysteme. Als intelligente „Augen“ der Maschine ermöglicht Machine Vision automatisierte Inspektionen, digitale Auftragsplanung und die Optimierung von Schneidpfaden. In Kombination mit leistungsstarker Bildverarbeitungssoftware können Bediener Schnitte mit unerreichter Präzision planen und ausführen, wodurch Ausschuss reduziert, die Genauigkeit verbessert und die Produktion effizienter gestaltet wird.
Dieser Artikel untersucht, wie ein gut konzipiertes Machine Vision-Setup, das eine hochauflösende Kamera, ein Präzisionsobjektiv und langlebiges Zubehör umfasst, die Leistung beim Wasserstrahlschneiden und Plasmaschneiden auf ein neues Niveau heben kann.
Table of contents
Auswahl der Industriekamera für das Wasserstrahlschneiden
Um eine Systemgenauigkeit von 1 mm auf einem Schneidetisch mit den Maßen 4000 x 2500 mm zu erreichen, war eine hochauflösende Industrie-Kamera unerlässlich. Das ausgewählte Modell, MER2-1220-9GC-P, verfügt über den Sony IMX226 Sensor mit einer Auflösung von 4024 x 3036 Pixeln und bietet eine detaillierte Bildgebung über die gesamte Schneidfläche.
Da die Kamera in einer stationären Konfiguration installiert wurde, war ein rolling shutter die effizienteste und kostengünstigste Wahl. Bewegungsunschärfe war kein Thema, und diese Konfiguration bot eine außergewöhnliche Bildqualität zu einem niedrigeren Preis im Vergleich zu global shutter Modellen. Eine Farb-Kamera war erforderlich, um die vollständige Kompatibilität mit der Drittanbieter-Wasserstrahlschneidsoftware sicherzustellen.
Die gewählte GigE-Kamera mit Power over Ethernet (PoE) vereinfachte zudem die Installation. Die Nutzung eines einzigen Cat5-Kabels für Stromversorgung und Datenübertragung reduzierte die Verkabelungskomplexität, senkte die Wartungskosten und erhöhte die Zuverlässigkeit in anspruchsvollen industriellen Schneidanwendungen.
Objektivauswahl für Sony IMX226 in Wasserstrahlschneid-Anwendungen
Nachdem die industrielle Kamera ausgewählt wurde, war die Auswahl des Objektivs der nächste wichtige Schritt der Anwendung. Die Konfiguration erforderte einen maximalen Arbeitsabstand von 3500 mm über dem Schneidetisch, was ein Objektiv erforderte, das in der Lage ist, das richtige Sichtfeld bei diesem Abstand bereitzustellen.
Unser Objektiv-Rechner zeigte an, dass eine Brennweite von 6 mm die gewünschte Leistung liefern würde. Basierend auf dieser Berechnung empfahlen wir das VA-LCM-12MP-06MM-F2.4-017. Dieses 12 MP, 6 mm C-mount Objektiv bietet bei einem Arbeitsabstand von 3229,9 mm ein Sichtfeld von 4000 x 3017,9 mm und deckt damit den Schneidetisch perfekt ab. Es ist zudem vollständig kompatibel mit dem 1/1.7 Zoll Sony IMX226 Sensor und gewährleistet scharfe, verzerrungsfreie Bilder über die gesamte Fläche.
Die Berechnung bestätigte, dass dieses Objektiv genau das erforderliche Gleichgewicht zwischen Auflösung, Sichtfeld und Arbeitsabstand bietet.
Machine Vision Zubehör für Schneidsysteme
Um langfristige Stabilität und Schutz in einer anspruchsvollen Wasserstrahlschneid-Umgebung zu gewährleisten, wurde das System mit hochwertigen Machine Vision-Zubehörteilen ergänzt:
- MVEC-167-IP-Gehäuse → Unser intern entwickeltes IP-67 Machine Vision-Gehäuse zum Schutz der Kamera vor Staub, Wasser und anderen Bedingungen, wie sie typischerweise in einer industriellen Umgebung vorkommen.
- Cat5 GigE-Kabel → für Daten- und Stromübertragung, was die Installation vereinfacht und gleichzeitig eine stabile Kommunikation gewährleistet.
- Montageplatte → zur sicheren Befestigung der Kamera in der richtigen Höhe und im richtigen Winkel für die Abdeckung des Schneidtisches.
Zusammen sorgen diese Zubehörteile dafür, dass das Vision-System auch bei kontinuierlichem industriellen Einsatz langlebig, stabil und wartungsfrei bleibt.
Bildverarbeitungssoftware für Wasserstrahlschneidmaschinen
Während die Hardware die Grundlage dieser Anwendung bildet, erfolgt die eigentliche Optimierung durch die Softwareintegration. In diesem Fall wurde das Kamerasystem mit einer Drittanbieter-Bildverarbeitungs- und Schneidoptimierungssoftware auf dem Industrie-PC der Maschine integriert.
Diese Software ermöglicht es Bedienern, Schneidlayouts digital zu planen und Teile automatisch auf dem Rohmaterial für maximale Effizienz und minimalen Verschnitt anzuordnen. Die Software berechnet Schneidpfade, verbessert das Verschachteln und erhöht den Durchsatz – alles basierend auf den hochauflösenden Bildern, die von der Industriekamera erfasst werden.
Vor der vollständigen Integration wurde unser Galaxy Viewer SDK verwendet, um Kameraeinstellungen wie Belichtung, Verstärkung und Farbbalance zu konfigurieren. Nach der Integration steuerte die Wasserstrahlschneidsoftware die Kamera nahtlos und die vertraute Bedienoberfläche blieb erhalten.
Schlüsselergebnisse:
- Reibungslosere, schnellere Produktionsplanung
- Reduzierter Ausschuss und geringere Materialkosten
- Verbesserte Zuverlässigkeit und insgesamt bessere Schneidergebnisse
Ein skalierbarer Ansatz für Wasserstrahl- und Plasmaschneiden
Obwohl sich dieses Projekt in erster Linie auf das Wasserstrahlschneiden konzentrierte, lässt sich das gleiche Machine Vision-Setup problemlos auf Plasmaschneidsysteme übertragen. Beide Technologien profitieren von Vision-gestützter Planung, reduziertem Materialverbrauch und optimierten Arbeitsabläufen.
Die Kombination aus einer hochauflösenden Industrie-Kamera, kompatiblem Objektiv, industrietauglichem Gehäuse und integrierter Bildverarbeitungssoftware schafft eine vollständige, skalierbare Lösung. Dieser Ansatz erfüllt die aktuellen Präzisionsanforderungen der Fertigung und bleibt gleichzeitig flexibel für zukünftige System-Upgrades.
Wenn Sie planen, Machine Vision-Technologie in der industriellen Schneidtechnik wie Wasserstrahlschneiden oder Plasmaschneiden einzusetzen, können unsere Experten Sie von Anfang bis Ende mit Support begleiten. Von der Auswahl der idealen Industrie-Kamera und des passenden Objektivs bis hin zur Entwicklung einer robusten, leistungsstarken Vision-Lösung, die auf Ihre Produktionslinie zugeschnitten ist, helfen wir Ihnen, mehr Präzision, Effizienz und Nachhaltigkeit zu erreichen.
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