Madera de la buena
Control totalmente automático de cuerpos de madera
Un buen cepillo de mano se necesita en casi todos los ámbitos: para trabajar el metal, en obras de albañilería... por eso hay uno en casi todas las cajas de herramientas. La empresa alemana Lessmann GmbH ofrece una amplia gama de esta útil herramienta que abarca desde cepillos clásicos para uso universal hasta cepillos para aplicaciones especiales. Pueden presentar una gran variedad de formas: recta, ergonómica, etc. Pero todos tienen una cosa en común: Los cuerpos de madera se fabrican exclusivamente con haya roja sin tratar. Dependiendo del modelo, también tienen dos agujeros para colgar en el extremo del mango. La producción es totalmente automática y altamente racional. Lessmann venía apostando desde hace muchos años por el procesamiento de imágenes clásico para cumplir con su compromiso de ofrecer una madera de excelente calidad para cepillos de mano. No obstante, la empresa alemana de cepillos ("The German Brush Company") ha dado un paso más y ha implementado un sistema de procesamiento de imágenes de la empresa de sistemas bávara Simon IBV GmbH que utiliza robustas cámaras industriales IDS y el software de procesamiento de imágenes SIMAVIS® H para detectar con especial fiabilidad incluso las desviaciones de tolerancia apenas perceptibles.
Aplicación
Con una capacidad de producción de 1.500 piezas por hora, las maderas para cepillo fresadas de forma totalmente automática se extraen de la fresadora mediante una cadena giratoria sincronizada con receptáculos en forma de carcaj y se empujan a una cinta transportadora longitudinal. La cinta transportadora cuenta con un sistema multicámara que comprueba simultáneamente de 2 a 6 hileras de maderas para cepillos de mano para detectar defectos de tamaño, grietas o astillamiento. "La tarea de inspección es especialmente compleja porque el haya roja sin tratar presenta una gran variación en su color y sus vetas. Por ejemplo, las grietas no siempre pueden distinguirse claramente de las vetas oscuras" explica Daniel Simon, apoderado de SIMON IBV. Pero la elección de este tipo de madera responde a dos buenas razones: Por un lado, el haya roja posee excelentes propiedades para la fabricación de cepillos de mano, como un grado especial de dureza. Y, por el otro, la sostenibilidad es un aspecto clave. Lessmann puede abastecerse de la madera de cepillo de los alrededores, apoyando así la silvicultura regional y evitando las rutas de transporte.
Cuando la madera pasa en una cinta transportadora en la producción, un encoder incremental activa un total de cuatro cámaras IDS del tipo GigE uEye FA. Este sensor reacciona a la posición en la cinta, de modo que cualquier cambio de posición del cuerpo del cepillo es detectado con el movimiento de la cinta. La captura de imágenes se espacia 2,5 mm por cámara, de modo que cada cámara toma una nueva imagen cada 10 mm. Las imágenes capturadas se descartan hasta que la primera cámara detecta que un cuerpo de madera está en el campo visual. A partir de ese punto, se activan las otras tres cámaras y se capturan hasta 35 imágenes por cámara. El número de imágenes está limitado por la cámara 1, ya que esta detecta cuándo se deja de ver el cuerpo del cepillo.
Las imágenes registradas por las cámaras IDS se procesan previamente y se compilan en paralelo a la captura de imágenes. De ese modo, durante la evaluación ya se puede capturar la imagen y realizar el preprocesamiento del siguiente cepillo. Por medio del software las imágenes de una misma situación de las cámaras desplazadas se recortan, se preparan a escala y se fusionan en una imagen global. Los cuerpos de los cepillos se evalúan con criterios ponderados diferentes para cada cámara. La ponderación se realiza a través de la secuencia de comprobación de los criterios de evaluación. En un primer paso se evalúan los factores geométricos aproximados, como la longitud, la anchura, la altura, la simetría y las discrepancias de la forma.
Se comprueba la posición y el solapamiento de los orificios del cuerpo del cepillo: ¿las dimensiones exteriores del cuerpo del cepillo están dentro de la tolerancia? ¿El cuerpo del cepillo es asimétrico o está deformado? ¿Los orificios tienen el diámetro y la posición correctos? A continuación, se realiza paso a paso la inspección superficial.
A continuación, se realiza paso a paso la inspección superficial:
"En primer lugar, se segmentan las zonas oscuras y se evalúan según los valores nominales", explica Matthias Eimer, integrador de sistemas de Simon IBV. "Después, se buscan las decoloraciones que discrepan, se señalan y se evalúan según los valores nominales." Las tolerancias de las zonas con asperezas también se pueden establecer en los valores nominales y evaluarse posteriormente. Las cámaras no buscan las grietas hasta el último paso de la evaluación de una sola imagen. Por último, el resultado global se genera a partir de las evaluaciones de las distintas imágenes. El sistema comprueba un total de 32 valores nominales, 27 de los cuales son para el cumplimiento de las especificaciones de tolerancia definidas exactamente.
Las cámaras uEye utilizadas de la familia FA son especialmente robustas y, por tanto, están predestinadas a ser utilizadas en entornos tan duro como el de la fábrica de cepillos. La carcasa de la cámara, los tubos de objetivo y los conectores atornillables cumplen los requisitos del grado de protección IP65/67. También son idóneas para el funcionamiento multicámara descrito en el presente caso gracias a la memoria de imágenes integrada, que desvincula la captura de imágenes de la transmisión de las mismas y permite almacenarlas temporalmente antes de transmitirlas. Las cámaras industriales GV-5280FA con firmware GigE Vision están equipadas con el sensor CMOS global shutter IMX264 de 2/3" de Sony, que proporciona una excelente calidad de imagen, una alta sensibilidad lumínica y un rango dinámico excepcionalmente alto. Por consiguiente, las cuatro cámaras CMOS utilizadas ofrecen imágenes de 5 MP casi sin ruido y de alto contraste. Este modelo de cámara presenta precisamente estas características, por lo que resulta idónea para su uso en el exigente entorno de la inspección de cepillos. "La cámara se ajusta a la resolución, el sensor Sony instalado es muy bueno y la clase de protección se cumple", afirma Daniel Simon en relación con los criterios de selección.
Daniel Simon lleva muchos años colaborando con IDS y sabe que, en consonancia con el lema de la empresa, "It's so easy", las cámaras IDS son siempre fáciles de integrar. Un elemento clave del sistema es el software desarrollado por el propio proveedor.
Software
SIMAVIS® H es un software de procesamiento de imágenes que permite configurar rápidamente soluciones completas. Este software de visión artificial se basa en ProVision® (antiguo desarrollo de SIEMENS) y HALCON, un completo software estándar para el procesamiento de imágenes industriales con entorno de desarrollo integrado. Esto permite la adaptación personalizada a los requisitos de la inspección de los cuerpos de los cepillos de madera: "La inspección de defectos fue programada por nosotros individualmente a mano, tenemos mucha experiencia en el campo de las superficies de madera. Los umbrales de tolerancia pueden establecerse por medio de una gran cantidad de valores nominales en función de la característica", subraya Daniel Simon. SIMAVIS® H tiene una interfaz de usuario intuitiva para el personal usuario del sistema e incluye prestaciones como el funcionamiento manual y automático con gestión de tipos, menú de valores nominales, método de autorización, cambio de idioma y módulo de estadísticas, entre muchas otras.
El control permite un procesamiento posterior automático. El nuevo sistema de procesamiento de imágenes permite detectar de forma fiable los fallos en la madera
Perspectiva
"La proporción de cuerpos de madera defectuosos que se clasifican como buenos ha bajado de alrededor del 2 por ciento a menos del 1% en la actualidad", explica el director general Jürgen Lessmann. La dotación posterior de los cuerpos de los cepillos con alambre ya es totalmente automático, y el embalaje de los cepillos manuales acabados podrá realizarse en el futuro con ayuda de la robótica. Gracias a la mejora del control de los cuerpos de madera, se puede prescindir del control de calidad manual de los cepillos de mano terminados que antes era necesario. Antes del embalaje, que se realiza con un robot SCARA, sólo es necesario realizar una breve inspección visual. Esto alivia la carga de trabajo de los operarios de las máquinas y aumenta la productividad. En este ejemplo de aplicación el uso de la inteligencia artificial ofrece un potencial aún mayor en el futuro. "La IA probablemente mejorará aún más el resultado de la inspección, lo que permitirá una mayor automatización de la producción al poder eliminar las operaciones de inspección manual", predice Jürgen Lessmann.
Pero el sistema de inspección multicámara no se limita solo a los cepillos de madera de calidad, dado que puede adaptarse a innumerables productos y materiales.
GigE uEye FA: fuerte y robusta
- Modelo: UI-5280FA-C-HQ
- Interfaz: Ethernet
- Tipo de sensor: CMOS
- Fabricante: Sony
- Frecuencia de imagen: 24,0 fps
- Resolución: 5,01 MP
- Shutter: Global shutter
- Formato de sensor: 8,446 mm x 7,066 mm
- Dimensiones: 41,0 mm x 53,0 mm x 42,7 mm
- Peso: 175 g
- Conexiones: GigE M12, atornillable
- Aplicaciones: Procesamiento industrial de imágenes, ingeniería mecánica, inspección de superficies, automatización de fábricas y procesos
Cliente
Lessmann GmbH es uno de los principales productores de Europa de herramientas para el tratamiento de superficies. En sus centros de producción de Oettingen (Baviera) y Solingen (Renania del Norte-Westfalia), Lessmann fabrica desde 1948 herramientas para superficies en forma de cepillos técnicos "Made in Germany". Unas instalaciones de producción de última generación, unos controles de calidad constantes y las pruebas permanentes garantizan la fabricación de cepillos de alta calidad. https://www.lessmann.com/
Integrador de sistemas
SIMON IBV GmbH es un fabricante de soluciones para el procesamiento industrial de imágenes. Además, la empresa desarrolla su propio software estándar para la evaluación de imágenes y fabrica componentes de hardware especialmente diseñados para sistemas de inspección óptica. https://simon-ibv.de/
