Piccole cavità causate dalla riduzione del volume del materiale nel processo di solidificazione della massa fusa possono compromettere le funzionalità di un componente. Foto AUTFORCE Vision Systems GmbH.
Dal 2016 Gruber & Kaja High Tech Metals GmbH utilizza un sistema con sei telecamere industriali della serie Baumer LX, sviluppato da AUTFORCE per garantire ai clienti pezzi in alluminio pressofuso privi di soffiature.
di Matteo Ferronato (*)
Ogni produttore di pezzi pressofusi vorrebbe che i propri componenti fossero esenti da soffiature. Eppure, queste cavità possono formarsi nonostante le migliori intenzioni, riducendo il volume del materiale nel processo di solidificazione della colata e compromettendo così le funzionalità di un pezzo.
In qualità di fornitore automobilistico specializzato nella realizzazione di componenti di alluminio pressofuso per motori, era indispensabile per Gruber & Kaja High Tech Metals GmbH produrre pezzi privi di soffiature, aspetto fondamentale per garantire ai clienti prodotti di qualità e durevoli. Inoltre, nel processo di saldatura di superfici piane lavorate con macchine CNC, il labbro di tenuta doveva essere posizionato correttamente per potersi appoggiare completamente sulla superficie.
La cupola di illuminazione fornisce le condizioni ottimali per la metrologia delle superfici, filtrando le tracce di lavorazione. Foto AUTFORCE Vision Systems GmbH.
L’AUTOMAZIONE CHE RISOLVE
L’aumento della domanda ha portato l’azienda ad accettare l’idea di adottare un livello di automazione più elevato, implementando un controllo visivo automatizzato a sostituzione di una procedura che avveniva manualmente. L’obiettivo era ispezionare in modo affidabile componenti di dimensioni di 350 x 400 mm per evidenziare eventuali soffiature di 0,4 mm e oltre. Gruber & Kaja ha impiegato più di un anno per verificare e valutare gli approcci di diversi costruttori di componenti e sistemi: AUTFORCE Vision Systems GmbH di Lienz, in Austria, è stata l’unica a soddisfare le esigenti richieste dell’azienda. L’approccio di sistema degli esperti austriaci per i dispositivi di ispezione basati sulle immagini è stato convincente, anche perché il controllo qualità è poi seguito da una fase di marcatura laser in rapidi cicli di produzione di 50 s, garantendo così la tracciabilità inequivocabile dei componenti stessi.
Le singole immagini acquisite da sei telecamere Baumer LX, con risoluzione di 8 MP, vengono utilizzate per costruire un’immagine composita accurata al pixel di ogni lato del componente, da valutare tramite i dati CAD. Foto AUTFORCE Vision Systems GmbH.
UN LAVORO PIONERISTICO EFFICIENTE
“Né noi né Gruber & Kaja eravamo a conoscenza di un sistema sul mercato in grado di individuare e valutare automaticamente queste piccole cavità nei componenti dalle dimensioni date”, spiega Stefan Perg, uno degli amministratori delegati di AUTFORCE. Oltre alla dimensione del foro di soffiaggio, la rugosità superficiale minima entro i limiti di tenuta attiva e passiva specificati è stata una sfida complessa. Ad esempio, ci si aspettava che l’immagine rivelasse tracce di lavorazioni superficiali, come la fresatura di scanalature. AUTFORCE ha proposto un sistema a più telecamere con una cupola di illuminazione appositamente progettata. “L’acquisizione di immagini da parte di più telecamere riduce al minimo la distorsione e aumenta la risoluzione ottica. Inoltre, la cupola di illuminazione fornisce la luce ottimale per filtrare le tracce di lavorazione di fresatura per renderle letteralmente invisibili”, continua Perg, spiegando l’architettura dell’elemento centrale del sistema. “Anche le esigenze di ingombro sono state una sfida, perché alla Gruber & Kaja sussisteva il problema della mancanza di spazio rispetto ai componenti relativamente grandi. L’installazione nel luogo previsto ha quindi occupato tutto lo spazio a disposizione. E, naturalmente, abbiamo dovuto considerare anche l’altezza massima del robot che posiziona i pezzi nel raggio d’azione della telecamera”, spiega Perg.
Rilevamento affidabile di soffiature da 0,4 mm, e oltre, per componenti di dimensioni 350 x 400 mm, con registrazione di posizione e dimensioni. Foto AUTFORCE Vision Systems GmbH.
L’ANALISI DELL’IMMAGINE MULTI-CAMERA
Il focus del sistema è una cella di ispezione con un elemento di illuminazione a forma di cupola, dotato di una leggera sovrapressione per evitare l’ingresso di sporcizia. Per l’acquisizione delle immagini, AUTFORCE ha utilizzato sei telecamere Baumer LX serie GigE, con risoluzione di 8 megapixel. “Il vantaggio principale dell’acquisizione di immagini con più telecamere è ridurre al minimo la distorsione in ogni immagine, pur mantenendo la piena risoluzione”, spiega Perg. La compatibilità delle telecamere consente l’analisi delle immagini tramite HALCON. A questo scopo AUTFORCE ha progettato un programma che utilizza le singole immagini per costruire una composita e accurata al pixel, che viene confrontata con i dati CAD dei componenti per definire l’area di ispezione. Tutto questo richiede solo pochi secondi. Sempre nel processo di valutazione, la pinza che tiene il componente ruota di 180 gradi per l’ispezione del lato opposto del componente stesso. Il rapporto tra la risoluzione della telecamera e la dimensione dei pixel è stato un importante criterio di selezione.
“La telecamera ideale che stavamo cercando doveva avere un design robusto, una dimensione di chip sufficientemente grande e una risoluzione ottica elevata”, spiega Stefan Perg. Dotate di sensori global shutter CMV8000 di ams (ex CMOSIS), le telecamere LXG-80 Baumer, con una risoluzione di 3.360 x 2.496 pixel e dimensioni di 5,5 x 5,5 µm, sono state la scelta più indicata. L’interfaccia conforme a GigE Vision consente un’integrazione di sistema rapida ed economica anche nell’ambiente di sviluppo. “Per noi, un sistema di telecamere che utilizzi un’interfaccia dati collaudata, veloce e standardizzata era un prerequisito indispensabile”, afferma Perg.
Il sistema, per motivi di ingombro, doveva essere posizionato a 2 m di altezza sopra le installazioni esistenti. Il robot alimenta il sistema grazie a una porta di sollevamento pneumatica. Foto AUTFORCE Vision Systems GmbH.
SICUREZZA GRAZIE ALLA TRACCIABILITÀ
Dopo l’acquisizione dell’immagine, il componente viene spostato in un’altra zona per la marcatura laser. Qui vengono impressi la data, l’ora e il codice DataMatrix per garantire la completa tracciabilità del prodotto durante l’intero processo produttivo e l’intero ciclo di vita del prodotto. Il rilevamento di soffiature comporta la codifica parziale del pezzo prima del successivo completamento delle lavorazioni. “In questo modo, il componente viene segnalato prima di entrare nel secondo ciclo e qualsiasi rilavorazione fa già parte delle informazioni memorizzate sul prodotto”, conclude Perg.
SUCCESSO LUNGO TUTTO IL PERCORSO
Grazie alla soluzione AUTFORCE, Gruber & Kaja è stata in grado di aumentare l’efficienza e la redditività attraverso un livello di automazione più elevato; inoltre, con un minore sforzo manuale di movimentazione e ispezione, ha incrementato l’affidabilità avviando processi riproducibili e assicurando la documentazione completa di ogni fase del processo stesso con il relativo risultato. Infine, una marcatura laser durevole ha garantito la tracciabilità certa del prodotto. ©ÈUREKA!
Grazie alla risoluzione fino a 48 megapixel, le telecamere LX catturano anche i minimi dettagli con assoluta affidabilità, anche in processi ad alta velocità. Foto Baumer.
(*) Matteo Ferronato è Product Marketing Manager Vision Technologies, Baumer Italia
