Sistema de visão para inspeção de produtos extrudidos
Max Reijngoudt
Para melhorar o controlo de qualidade durante os processos de extrusão, pode ser integrado um sistema de visão para inspeção de produtos extrudidos. Durante a extrusão, massas aquecidas, plasticamente deformáveis e viscosas, como plásticos, são forçadas através de uma abertura de conformação sob pressão. O extrudado resultante pode assumir uma variedade de formas, por exemplo, perfis, vedantes, tubos, etc.
Como o produto final é fabricado de forma contínua neste tipo de produção, é de importância fundamental para o processo que desvios na tolerância de fabrico ou defeitos superficiais possam ser detetados de imediato, caso contrário existe o risco de o defeito se prolongar por um período muito longo do processo de fabrico, levando a uma elevada quantidade de rejeitados e, consequentemente, a
custos elevados devido a produção defeituosa.
Para reduzir estes custos e eventuais reclamações de clientes, são frequentemente utilizados sistemas de inspeção baseados em câmaras. Os sistemas turnkey para aplicações de extrusão são dispendiosos e muitas vezes não foram desenvolvidos para responder exatamente às necessidades dos respetivos clientes.
Cada vez mais empresas estão agora a desenvolver o seu próprio sistema de inspeção para a sua aplicação específica. Para isso, só "investe" uma vez no desenvolvimento e depois dispõe de um sistema perfeitamente adaptado às suas necessidades, que pode ser posteriormente alargado a outras linhas de extrusão a um custo muito reduzido. Além disso, desenvolve o know-how internamente na empresa e fica menos dependente de empresas externas.
Neste caso específico, o cliente produz tiras de plástico que devem ser inspecionadas quanto a defeitos em ambos os lados, diretamente após o extrusor. Em alguns casos, certos grãos do granulado de plástico não derretem completamente ou impurezas acumulam-se na boca de saída do extrusor, o que provoca defeitos superficiais como riscos, amolgadelas ou semelhantes. O objetivo da monitorização é detetar estes defeitos o mais cedo possível, para que seja possível intervir imediatamente no processo e reduzir os rejeitados ao mínimo.
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Seleção de Câmera
Primeiro, definimos a câmera industrial adequada para a aplicação do sistema de visão de inspeção de produtos extrudidos. Com base nas especificações do cliente, recomendamos a seguinte configuração ao cliente.
Dados principais:
- Largura máxima das tiras: 80mm
- Velocidade de extrusão: máx. 5m/min
- Menor erro: 0,2mm
- Distância Câmera/PC: aprox. 10 m.
Os sistemas de câmeras para processamento de imagem devem ser concebidos de forma a garantir que o menor detalhe, com pelo menos 3x3 píxeis, seja apresentado. Com um FOV de 80x60mm, isto significa uma resolução mínima de 1200x900 píxeis.
Como o produto se move durante a aquisição de imagem, deve ser utilizada uma câmera com global shutter. Pode encontrar mais informações sobre os diferentes tipos de shutter das câmeras industriais no nosso centro de conhecimento aqui: Global shutter vs. Rolling shutter
De acordo com o cálculo acima, a câmera MER2-160-75GM-P seria suficiente. Trata-se de um global shutter Sony IMX273 com um sensor de 1/2.9' com 1440x1080 pxl e um tamanho de pixel de 3,45µm.
Lente adequada para sistema de visão de inspeção de produtos extrudidos
Para determinar a lente adequada para esta aplicação de inspeção de produtos extrudidos por sistema de visão, precisamos saber o tamanho do sensor de imagem utilizado, o FOV a ser coberto e a distância de trabalho entre a câmera e o produto a ser inspecionado. A distância máxima possível de trabalho dentro da linha de extrusão é limitada, tanto pela parte superior como pela parte inferior do produto, sendo no máximo 300mm.
Utilizando a MER2-160-75GM-P em combinação com uma lente de 16mm a uma distância de trabalho de 300mm, obtém-se um FOV de 88x66mm. Esta C-mount lente é uma boa opção para esta aplicação: VA-LCM-5MP-16MM-F1.4-015.
Calculadora de Lente
Iluminação para inspeção de produtos extrudidos
O cenário de iluminação ideal depende de muitos fatores, por exemplo, o estado da superfície do produto, a iluminação ambiente, eventuais alterações das condições de luz dependendo da época do ano e da hora do dia, etc. Se o espaço de instalação o permitir, é aconselhável tornar a aplicação independente de influências externas de luz. Isto pode ser garantido encapsulando as câmeras e a unidade de iluminação, por exemplo. Esta medida assegura que a qualidade de imagem obtida seja sempre constante, independentemente da hora do dia ou do ano. Especialmente se utilizar software de inspeção, isto evita a ocorrência de possíveis pseudoerros.
Os rodapés de plástico apresentam uma superfície de cor antracite, apenas ligeiramente refletora. Defeitos, inclusões, bem como riscos ou amolgadelas, podem ser sempre detetados de forma fiável através de uma alteração na textura da superfície das tiras.
Para este sistema de visão de inspeção de produtos extrudidos, é aconselhável instalar fontes de luz adicionais ao conjunto da câmera, que realcem mais claramente estas distorções superficiais em relação à superfície intacta das tiras de plástico. As nossas barras de luz VA-BL3-119x16-W são uma opção simples e económica para este fim, pois podem ser facilmente fixadas a estruturas existentes utilizando os suportes opcionais. Para as alimentar, pode utilizar uma fonte de alimentação de 24V já existente na linha de extrusão ou pode utilizar a nossa VA-PS1-A1-60W-24V-1 Fonte de Alimentação. Se pretender ligar várias fontes de luz a uma única fonte de alimentação e também desejar que sejam ajustáveis, encontrará opções adequadas aqui: Fonte de alimentação para barras de luz.
Idealmente, a iluminação deve ser posicionada num ângulo relativamente raso, inferior a 45°, em relação ao produto a inspecionar, de modo a que os defeitos fiquem claramente visíveis devido à reflexão, que difere significativamente do produto original. A superfície mate nesta aplicação facilita um pouco a configuração da iluminação. No caso de superfícies altamente refletoras ou com efeitos brilhantes, a utilização de filtros polarizadores pode ser útil. Em qualquer caso, deve garantir-se que não existam reflexos causados pela luz a incidir diretamente sobre a lente. Para evitar isto, pode ajustar a posição da câmera ou da fonte de luz no local para encontrar a configuração ideal para a aplicação.
Software de processamento de imagem
Com a configuração acima, pode agora visualizar imagens num PC e guardá-las. Isto seria suficiente, por exemplo, se o operador da máquina apenas necessitar de monitorizar o processo ocasionalmente, verificando manualmente as imagens.
No entanto, com este método, nunca conseguirá um controlo de 100% de toda a produção, mas no máximo uma monitorização aleatória.
Há alguns anos, ainda era muito complexo e exigente utilizar software de processamento de imagem. Isto não era possível sem conhecimentos de programação. Graças às soluções de software intuitivas da Zebra Aurora Visão, isto é agora possível também para não especialistas. O software é baseado em Windows e pode ser operado através de drag & drop. Só necessita de uma licença de programador e depois de uma licença de execução para cada linha de produção.
No nosso website encontrará alguns vídeos que mostram a utilização intuitiva e as possibilidades do software Zebra Aurora Visão.
Para obter uma primeira impressão desta solução de software, pode descarregar a versão lite gratuita (Zebra Aurora Visão Studio 5 Lite) diretamente do nosso website.
Se ainda assim pretender recorrer a um integrador para o ajudar a começar a utilizar o software, teremos todo o gosto em recomendar-lhe um dos nossos parceiros de integração.
Suporte para sistema de visão de inspeção de produtos extrudidos?
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