Sistema de visión para inspección de productos extruidos
Max Reijngoudt
Para mejorar el control de calidad durante los procesos de extrusión, se puede integrar un sistema de visión para inspección de productos extruidos. Durante la extrusión, masas calentadas, plásticamente deformables y viscosas como los plásticos se fuerzan a través de una abertura de conformado bajo presión. El extrudado resultante puede adoptar una variedad de formas, por ejemplo, perfiles, juntas, tuberías, etc.
Como el producto final se fabrica de forma continua en este tipo de producción, es de importancia fundamental para el proceso que las desviaciones en la tolerancia de fabricación o los defectos superficiales puedan detectarse de inmediato, ya que de lo contrario existe el riesgo de que el defecto se prolongue durante un periodo muy largo del proceso de fabricación, lo que conduce a una gran cantidad de rechazos y, por tanto, a
altos costes debido a la producción defectuosa.
Para reducir estos costes y posibles reclamaciones de clientes, a menudo se utilizan sistemas de inspección basados en cámaras. Los sistemas llave en mano para aplicaciones de extrusión son costosos y, a menudo, no han sido desarrollados para satisfacer las necesidades exactas de los respectivos clientes.
Cada vez más empresas están desarrollando ahora su propio sistema de inspección para su aplicación específica. Para ello, solo se "invierte" una vez en el desarrollo y luego se dispone de un sistema perfectamente adaptado a las propias necesidades, que posteriormente puede ampliarse a otras líneas de extrusión a un coste muy bajo. Además, se desarrolla el know-how internamente en la empresa y se depende menos de empresas externas.
En este caso específico, el cliente produce tiras de plástico que deben inspeccionarse en busca de defectos en ambos lados directamente detrás del extrusor. En algunos casos, algunos granos individuales del granulado de plástico no se funden completamente o se acumulan impurezas en la boquilla de salida del extrusor, lo que provoca defectos superficiales como arañazos, abolladuras o similares. El objetivo de la monitorización es detectar estos defectos lo antes posible para poder intervenir en el proceso de inmediato y reducir los rechazos al mínimo.
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Selección de cámara
En primer lugar, definimos la cámara industrial adecuada para la aplicación del sistema de visión de inspección de productos extruidos. Según las especificaciones del cliente, recomendamos la siguiente configuración al cliente.
Datos clave:
- Ancho máximo de las tiras: 80 mm
- Velocidad de extrusión: máx. 5 m/min
- Error más pequeño: 0,2 mm
- Distancia Cámara/PC: aprox. 10 m.
Los sistemas de cámara para el procesamiento de imágenes deben diseñarse de tal manera que el detalle más pequeño de al menos 3x3 píxeles se muestre. Con un FOV de 80x60mm, esto significa una resolución de al menos 1200x900 píxeles.
Como el producto se mueve durante la adquisición de imágenes, se debe utilizar una cámara con obturador global. Puede encontrar más información sobre los diferentes tipos de obturador de cámaras industriales en nuestro centro de conocimientos aquí: obturador Global vs. obturador Rolling
Según el cálculo anterior, la cámara MER2-160-75GM-P sería suficiente. Se trata de un obturador global Sony IMX273 con un sensor de 1/2.9' con 1440x1080 pxl y un tamaño de píxel de 3,45µm.
Objetivo adecuado para sistema de visión de inspección de productos extruidos
Para determinar el objetivo adecuado para esta aplicación de sistema de visión para inspección de productos extruidos, necesitamos conocer el tamaño del sensor de imagen utilizado, el FOV a cubrir y la distancia de trabajo entre la cámara y el producto a inspeccionar. La distancia máxima de trabajo posible dentro de la línea de extrusión es limitada; tanto desde la parte superior como desde la parte inferior del producto es de un máximo de 300 mm.
El uso de la MER2-160-75GM-P en combinación con un objetivo de 16 mm a una distancia de trabajo de 300 mm da como resultado un FOV de 88x66 mm. Este objetivo C-mount es una buena opción para esta aplicación: VA-LCM-5MP-16MM-F1.4-015.
Calculadora de objetivo
Iluminación para la inspección de productos extruidos
El escenario de iluminación ideal depende de muchos factores, por ejemplo, el estado superficial del producto, la iluminación ambiental, las posibles variaciones de luz según la época del año y la hora del día, etc. Si el espacio de instalación lo permite, es recomendable hacer que la aplicación sea independiente de las influencias lumínicas externas. Esto puede garantizarse encapsulando las cámaras y la unidad de iluminación, por ejemplo. Esta medida asegura que la calidad de imagen obtenida sea siempre constante en cualquier momento del día o del año. Especialmente si utiliza software de inspección, esto previene la aparición de posibles pseudoerrores.
Los zócalos de plástico tienen una superficie de color antracita, solo ligeramente reflectante. Los defectos, inclusiones, así como arañazos o abolladuras, siempre pueden detectarse de forma fiable mediante un cambio en la textura superficial de las tiras.
Para este sistema de visión de inspección de productos extruidos, es recomendable instalar fuentes de luz adicionales al conjunto de la cámara, que hagan que estas distorsiones superficiales destaquen más claramente respecto a la superficie intacta de las tiras de plástico. Nuestras luces de barra VA-BL3-119x16-W son una opción sencilla y rentable para ello, ya que pueden fijarse fácilmente a estructuras existentes utilizando los soportes opcionales. Para alimentarlas, puede utilizar una fuente de alimentación de 24V existente en la línea de extrusión o bien nuestra VA-PS1-A1-60W-24V-1 Fuente de Alimentación. Si desea conectar varias fuentes de luz a una sola fuente de alimentación y además quiere que sean regulables, encontrará opciones adecuadas aquí: Fuente de alimentación para luces de barra.
Idealmente, la iluminación debe posicionarse en un ángulo bastante bajo, inferior a 45°, respecto al producto que se va a inspeccionar, de modo que los defectos sean claramente visibles debido a la reflexión, la cual difiere significativamente del producto original. La superficie mate en esta aplicación facilita en cierta medida el ajuste de la iluminación. En el caso de superficies altamente reflectantes o con efectos brillantes, el uso de filtros polarizadores puede ser de ayuda. En cualquier caso, debe asegurarse de que no haya reflejos causados por la luz que incide directamente en el objetivo. Para evitar esto, puede jugar con la posición de la cámara o la fuente de luz in situ para encontrar la configuración ideal para la aplicación.
Software de procesamiento de imágenes
Con la configuración anterior, ahora puede visualizar imágenes en un PC y guardarlas. Esto sería suficiente, por ejemplo, si el operario de la máquina solo necesita supervisar el proceso de vez en cuando comprobando manualmente las imágenes.
Sin embargo, con este método, nunca se logrará un control del 100% de toda la producción, sino como máximo una supervisión aleatoria.
Hace algunos años, el uso de software de procesamiento de imágenes era todavía muy complejo y extenso. No era posible sin conocimientos de programación. Gracias a las soluciones de software intuitivas de Zebra Aurora Visión, esto ahora también es posible para personas sin experiencia. El software está basado en Windows y puede operarse mediante drag & drop. Todo lo que necesita es una licencia de desarrollador y luego una licencia de ejecución para cada línea de producción.
En nuestro sitio web encontrará algunos vídeos que muestran el uso intuitivo y las posibilidades del software Zebra Aurora Visión.
Para obtener una primera impresión de esta solución de software, puede descargar la versión lite gratuita (Zebra Aurora Visión Studio 5 Lite) directamente desde nuestro sitio web.
Si aún así desea contar con un integrador que le ayude a iniciarse con el software, estaremos encantados de ayudarle con una recomendación de uno de nuestros socios de integración.
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