Luci d'area flessibili LUMIMAX ML

Soluzioni efficienti per le singole esigenze di elaborazione delle immagini

Le soluzioni illuminotecniche speciali sono sempre richieste quando è necessario soddisfare particolari requisiti applicativi in termini di dimensioni, caratteristiche luminose, durata o simili. Tuttavia, tali prodotti sono generalmente costosi e richiedono molto tempo in funzione della complessità e dei costi di sviluppo. Il concetto di flessibilità che sta alla base dei nuovi proiettori d'area LUMIMAX ML (ML = modular lighting) è utile in questo caso. Grazie alla sua struttura modulare, le modifiche personalizzate alle dimensioni, alla forma e alle caratteristiche di illuminazione per lo sviluppo possono essere implementate rapidamente senza costi aggiuntivi. La gamma ML colma quindi il divario tra i prodotti standard facilmente reperibili e i prodotti speciali più complessi.

Con le luci d'area a LED della serie ML, LUMIMAX ha ora un nuovo concetto di illuminazione flessibile nella sua gamma di prodotti. Se a prima vista sembra una semplice luce di superficie per applicazioni di Machine Vision, in realtà è la base per soluzioni di illuminazione molto più complesse. Il suo design modulare consente di progettare soluzioni di illuminazione personalizzate senza richiedere molto tempo o costi di sviluppo e di acquisto elevati. Inoltre, il design consente di illuminare dimensioni fino a 1 m² e oltre. In questo modo è possibile illuminare in modo affidabile aree di rilevamento molto più ampie rispetto al passato, anche da distanze maggiori.

La lunghezza e la larghezza dell'illuminazione possono essere liberamente personalizzate con incrementi di 50 mm. Oltre ai semplici design quadrati e rettangolari, è possibile creare forme speciali come L, U o cornici di illuminazione con uno spazio rettangolare. Anche i classici fori rotondi delle telecamere possono essere posizionati in modo flessibile nel campo luminoso. Ad esempio, stazioni di prova complete con diverse telecamere possono essere illuminate in modo uniforme con l'ausilio di una luce di superficie di grandi dimensioni. La disposizione dei LED garantisce l'omogeneità dell'intero campo luminoso fino ai bordi dell'illuminazione.

Sebbene la nuova serie ML Lighting non sia sul mercato da molto tempo, è già stata utilizzata per risolvere alcune applicazioni complesse. Ecco due applicazioni basate su clienti che illustrano la flessibilità di questa nuova gamma di luci in termini di integrazione. In collaborazione con MM-SmartMachine, un produttore di macchinari specializzato, è stato ottimizzato un impianto di produzione per il preassemblaggio delle capsule di caffè, dopo che il cliente aveva scoperto un problema nel controllo qualità. L'impianto è costituito da macchine a una o due corsie con un ingresso di otto o 16 componenti. Grazie al sistema di elaborazione delle immagini, è stato possibile controllare un massimo di 16 pezzi diversi per ciclo, con 45 cicli al minuto. A questo punto, la stazione di controllo esegue vari controlli di qualità sulle capsule di caffè con carta filtro. Oltre a controllare i cordoni di saldatura, la carta filtro viene controllata per verificare la presenza di fori, errori, sporcizia ed eventuali frammenti di carta. Anche i graffi sulla cupola della parte in plastica vengono ispezionati durante il processo di test. Con il sistema precedente, il tempo di processo per l'intero controllo qualità era di 1,2 s per l'analisi di tutti i 16 componenti, compresa la trasmissione del risultato al software utilizzato. Tuttavia, il vecchio sistema di telecamere basato su PC provocava guasti sporadici e causava problemi di qualità dovuti allo spostamento dell'immagine. Questo ha portato a risultati di valutazione non applicabili al componente reale. Poiché i fattori di qualità richiesti non potevano essere riconosciuti a occhio nudo, tali malfunzionamenti venivano spesso riconosciuti troppo tardi, causando ripetute perdite di produzione e costi elevati. Inoltre, il supporto tecnico per il vecchio sistema, risalente al 2006, non era più disponibile presso il precedente fornitore di sistemi. Anche l'acquisto delle parti di ricambio necessarie era possibile solo in misura limitata. In generale, non era più possibile effettuare una manutenzione adeguata dell'impianto di produzione.

L'obiettivo del progetto con MM-SmartMachine era quindi quello di implementare un nuovo sistema di elaborazione delle immagini che offrisse una tecnologia all'avanguardia, un funzionamento a distanza e la possibilità di estendere i test. Come prevedibile, c'erano diverse sfide da superare. Da un lato, non era possibile apportare modifiche alla struttura dell'impianto di produzione esistente. Di conseguenza, è stato necessario sviluppare una luce d'area perfettamente adatta allo spazio disponibile, poiché l'illuminazione standard non avrebbe coperto l'intero alloggiamento in questione.

È stata scelta l'illuminazione modulare per aree della serie LUMIMAX ML. L'alloggiamento dell'illuminazione è costituito da profili in alluminio anziché da gruppi di alluminio completamente fresati, il che garantisce una maggiore flessibilità in termini di dimensioni. Lo spazio disponibile per l'installazione era così limitato che l'illuminazione per aree doveva essere dotata di un telaio particolarmente stretto su due lati. Di conseguenza, è possibile garantire la massima resa luminosa nonostante le condizioni di installazione compatte. In generale, su tutte le dimensioni della serie ML Lighting è disponibile su richiesta un bordo stretto su uno o due lati per progetti particolarmente compatti.

Un'altra sfida strutturale era rappresentata dall'attuale sistema di trasferimento lineare, che produce macchie scure in posizioni diverse e quindi impedisce un'illuminazione omogenea delle parti testate. Per bilanciare questa disomogeneità è stata creata una curva di luminosità intenzionale all'interno dell'area luminosa. Tra l'altro, sono state necessarie prove speciali e regolazioni corrispondenti presso la sede del cliente negli Stati Uniti. In questo modo sono state controbilanciate le mutevoli condizioni di luce, in modo che tutti i 16 componenti potessero essere controllati contemporaneamente e potessero essere valutati con il software in uso con una sola impostazione della telecamera. Non è quindi più necessaria un'acquisizione delle immagini basata sulla posizione.

Come spesso accade nell'ambito dell'automazione industriale, si tratta di un processo di ispezione molto rapido, pertanto è necessario tenere conto di altri fattori nell'ottimizzazione del sistema di elaborazione delle immagini. Il controllo qualità non deve rallentare la produzione di filtri di caffè. Per consentire le immagini e la valutazione delle immagini di prova mentre si è in movimento, le luci dell'area funzionano in modalità flash. L'illuminazione flash non è solo più luminosa di ordini di grandezza: quando viene inviato il segnale di attivazione, la massima potenza luminosa dell'illuminazione è disponibile in un periodo di tempo misurabile in microsecondi a una cifra. Questa rapida disponibilità, unita all'enorme intensità luminosa, consente di impostare un tempo di esposizione molto breve sulla fotocamera. Il movimento dei 16 oggetti di prova può essere essenzialmente congelato. Per l'occhio umano e la telecamera, gli oggetti in movimento sembrano fermarsi completamente. Il nuovo sistema di elaborazione delle immagini crea tutte le 16 immagini componenti, compresa la valutazione, in 560 ms. In generale, l'utente ha potuto migliorare la garanzia di qualità e ridurre al minimo le perdite di produzione.

La flessibilità della serie LUMIMAX ML è stata un vantaggio anche in un altro caso di studio. Una soluzione di Machine Vision è stata sviluppata per l'azienda Netstal insieme a IMD AG, un fornitore svizzero di sistemi di misura e ispezione industriale nel settore dei materiali plastici da imballaggio. Netstal, anch'essa con sede in Svizzera, è leader mondiale nella produzione di macchinari per lo stampaggio a iniezione di preforme (bottiglie fustellate), guarnizioni nel settore alimentare e non, imballaggi a parete sottile e IML e prodotti medicali. Per il settore delle preforme in PET è stato necessario sviluppare una nuova generazione di sistemi per il monitoraggio della produzione. In questo caso, il sistema di elaborazione delle immagini viene utilizzato per controllare vari parametri e potenziali difetti in termini di colore e forma. Ad esempio, possono verificarsi punti neri, bolle d'aria e macchie. Può verificarsi anche un fenomeno noto come short shot. Si tratta di iniezioni di materiale incomplete, che diventano evidenti nella parte superiore del filetto e significano che la bottiglia non è a tenuta stagna. La controparte di questi fenomeni è nota come long gates, che significa che il punto di iniezione è troppo lungo.

È stata sviluppata un'applicazione retroilluminata che potesse essere completamente integrata nel processo di produzione per monitorare al meglio le preforme in linea con i criteri di qualità citati. Il sistema PECO LUX consiste in una superficie scorrevole retroilluminata, sopra la quale sono disposte diverse telecamere che ispezionano i fustellati in luce trasmissiva. Mentre il modello precedente era costituito da due superfici di scorrimento più piccole, l'ultima generazione presenta ora un'area continua. Questo aumenta l'omogeneità dell'illuminazione, che era un requisito fondamentale dell'applicazione. Inoltre, le guide retroilluminate sono richieste in diverse larghezze, poiché sono direttamente integrate nel sistema in modo da adattarsi alla relativa pressa a iniezione. Attualmente sono in uso tre diverse dimensioni. La flessibilità della serie LUMIMAX ML è emersa ancora una volta, anche su scala più ampia. Attualmente, l'illuminazione più grande richiesta ha un campo luminoso attivo di 1.100 x 300 mm, oltre a un peso notevolmente inferiore rispetto a campi luminosi analoghi. Grazie alla superficie di scorrimento continua e più ampia e all'aumento del numero di telecamere, è stato possibile aumentare il tasso di ispezione, ovvero il rapporto tra preforme prodotte e ispezionate. Questo aspetto è particolarmente importante nelle presse a iniezione con utensili di grandi dimensioni. Inoltre, la sostituzione dell'illuminazione più vecchia e più piccola con la nuova, più ampia, risolve il problema degli oggetti di prova sulla barra centrale, dove in precedenza le due luci si urtavano. Poiché gli spazi vuoti delle bottiglie vengono controllati in movimento e quando scorrono attraverso la luce di superficie, gli specialisti dell'illuminazione di LUMIMAX hanno scelto la modalità flash anche per questa applicazione. Di conseguenza, il sistema beneficia anche dei vantaggi già citati di un'elevata emissione luminosa e dell'effetto di arresto delle preforme scorrevoli.

In sintesi, l'ottimizzazione di PECO LUX ha apportato miglioramenti all'intero processo di prova, mentre la calibrazione del sistema è più semplice e accurata. Grazie alla soluzione di illuminazione continua e di grandi dimensioni, viene garantito un grado di omogeneità molto elevato e la massima luminosità. Grazie al design flessibile basato su profili in alluminio, è possibile implementare rapidamente e facilmente altre dimensioni di luce, se necessario.

Entrambe le applicazioni descritte dimostrano ancora una volta che l'illuminazione deve spesso soddisfare requisiti estremamente specifici nel campo dell'elaborazione industriale delle immagini. Con l'aiuto della serie LUMIMAX ML, è stata creata un'alternativa che fornisce soluzioni rapide mantenendo bassi i costi e i tempi di sviluppo. Grazie al design modulare, lo sviluppatore di illuminazione dispone di un modello di base pratico che può essere facilmente adattato e utilizzato per risolvere le sfide meccaniche in modo più semplice. Per ogni progetto è possibile risparmiare circa il 60% del lavoro di sviluppo. Ciò consente tempi di consegna brevi e migliori condizioni di prezzo. L'alloggiamento dell'illuminazione è realizzato con profili di alluminio, che offrono una serie di vantaggi come una buona disponibilità, costi di produzione inferiori e una maggiore flessibilità in termini di design. Una scanalatura a T (misura 5) sulla circonferenza dell'alloggiamento semplifica la movimentazione e l'integrazione meccanica negli ambienti industriali, anche in presenza di aree di illuminazione più ampie.

La messa in funzione elettrica è semplice e consente di risparmiare risorse grazie alla tecnologia di controllo integrata e al connettore push-in M16 standardizzato. Anche i segnali di commutazione, come l'uscita, possono essere forniti tramite un unico cavo. Anche in presenza di aree di illuminazione più ampie, le elevate uscite luminose possono fornire immagini luminose e altamente contrastate, garantendo così un'implementazione affidabile e riproducibile delle applicazioni di test.

Per tenere conto di tutte le opzioni, sul sito web di LUMIMAX è possibile vedere una serie di configurazioni del prodotto, attraverso le quali è possibile realizzare molte applicazioni di prova tipiche. Inoltre, è possibile apportare numerose modifiche alle applicazioni specifiche di visione industriale.