Optisk 3D-inspektion i varmproduktionen af strengstøbninganlæg, varm- og rørvalseværker – steder, hvor flimrende overflader, varme, gnister, snavs og fugt er en del af hverdagen? For IMS Messsysteme GmbH – markedsfører på området – er det en vigtig spidskompetence. Med Ranger3 fra SICK har virksomheden i over et år benyttet sig af en 3D-vision-sensor, der forbedrer virksomhedens egne inspektionssystemers performance markant og samtidigt åbner op for nye anvendelsesområder og forretningsmuligheder.
3D-inspektion i et stålværk: Ingen større udfordring for Ranger3
12-07-2019
Streamingkameraet Ranger3 sætter fremtidens norm for teknologi, hastighed, opløsning og nem integration i den industrielle 3D-billedbehandling. Med den innovative, af SICK udviklede ROCC-teknologi (Rapid-On-Chip-Calculations) kan den behandle op til 15,4 gigapixel pr. sekund og sikre Full Frame 3D-Imaging (2.560 x 832 pixel) ved en hastighed på 7 kHz. Dermed er 3D-vision-kameraet Ranger3 i stand til at foretage 3D-målinger af dimensioner, konturer og overfladeegenskaben for at detektere afvigelser og fejl – selv i forbindelse med hurtige produktions- og inspektionsprocesser. Detektering af konturen på den laserlinje, som projekteres over på objektet, sker uafhængigt af farver og kontraster, den omgivende lysstyrke eller – som ved IMS-målesystemerne – af det optiske udseende af de profiler, slabs og rør, der flimrer på grund af varmen.
IMS-målesystemer: Markedsfører på området optisk inspektion til stål-, aluminium- og metalindustrien
IMS Messsysteme GmbH i Heiligenhaus udvikler og producerer isotop- og røntgenmålesystemer samt optiske målesystemer til brug i stål- og non-ferro-metalindustrien. Virksomheden, der blev grundlagt i 1980, har i dag ca. 450 medarbejdere på fem kontinenter. ”Vi har arbejdet os frem til den teknologi- og markedsførende position inden for strengstøbningsanlæg, varm- og rørvalseværker ved hjælp af totalløsninger såsom målesystemet X-3Dvision,” udtaler diplomingeniør Zvezdan Pejovic, produkt- og salgschef for optiske 3D-inspektionssystemer hos IMS. Systemerne kan i en enkelt proces og under de hårdeste betingelser kontrollere profilerne af langt gods og rør for dimension, kontur og rethed samt overfladefejl som revner, aflejringer, hulheder og fordybninger. ”Jo før en fejl opdages, desto hurtigere kan vi rette forarbejdningsprocessen og undgå at skulle kassere produkter,” forklarer Zvezdan Pejovic. ”Derfor anvendes vore målesystemer allerede i varmproduktionen. Her har profilerne og rørene stadig en temperatur på næsten 1.000 °C og stiller derfor maksimale krav til både selve måleteknikken og målesystemernes mekaniske opbygning.”
Målesystemerne X-3Dvision fra IMS anvendes til 360°-inspektion af produkter med forskellige geometriske egenskaber. ”For at kunne detektere profilers og rørs samlede overflader i deres helhed, indbygger vi flere kameraer og laserbelysninger i en cirkelformet målestruktur, som det lange gods føres igennem til inspektionen,” forklarer Zvezdan Pejovic den grundlæggende systemopbygning. ”De måletekniske komponenter bygges ind i den stabile rammekonstruktion, hvor de er beskyttet mod direkte kontakt med de barske omgivelser. Derudover afkøles kameraer og lasersendere med luft og vand for at sikre stabile omgivelsestemperaturer og dermed præcise og reproducerbare måleresultater.” Og præcision er et af IMS-målesystemernes styrke: Til konturmåling byder virksomheden på en opløsning på typisk 0,05 mm og en gentagelsesnøjagtighed på ± 0,08 mm – og ved overfladeinspektionen måles og detekteres ridser, revner og skrammer på bare 0,3 mm bredde, 10 mm længde og 0,3 mm dybde pålideligt (eksempel fra en eksisterende installation bag et strækreducerende valseværk i relation til en produktionshastighed på 10 m/sek.). Både dimensions- og konturmålingen og inspektionen af overfladerne sker altså med en fastlagt målenøjagtighed og gentagelsesnøjagtighed på under en millimeter og sikrer dermed produkter i den bedste kvalitet.
Målesystem med 22 Ranger3-kameraer til et komplet profilspektrum
Afhængigt af et langt produkts art og kontur anvender man i IMS-målesystemerne mellem tre og otte kameraer til 360°-inspektion. ”I et af vore nyeste anlæg har vi dog indbygget markant flere 3D-vision-sensorer, nemlig 22 Ranger3,“ fortsætter Zvezdan Pejovic. ”På den måde kunne vi opfylde en kundes ønske om et enkelt, meget præcist måle- og inspektionssystem til hele sin portefølje af H-, L- C- og CZ-profiler såvel som spunsvægge.”
SICK har udviklet ROCC-teknologien til beregning af 3D-dataene direkte i kameraet. Ranger3’s CMOS-sensor omregner den på objektet detekterede laserlinje, så den vises præcist som en 3D-profil. Det betyder, at kameraet leverer færdige 3D-koordinater til X-3Dvision-målesystemet fra IMS, uden at der er behov for ressourcekrævende efterbehandling. Samtidigt gør streamingkameraets Gigabit-Ethernet-interface det også muligt at transmittere store mængder af måledata i real-tid. ”Afhængigt af anvendelsen genererer kameraerne op til 24.000 profiler pr. sekund; det svarer til en datakapacitet på op til 4 Gbit pr. sekund for alle kameraer,” bekræfter Zvezdan Pejovic. ”Med Ranger3-kameraer fra SICK har vi kunnet videreudvikle vores X-3Dvision til et inline-system til multiprofil-inspektion. Det er også i stand til at opnå meget stor målenøjagtighed ved meget krævende hastigheder. Samtidigt kan det give besked om selv den mindste afvigelse på et så tidligt tidspunkt, at man umiddelbart kan foretage en korrektion i støbe- og valseprocessen.”
Med Ranger3 i nye applikationer
Og så er der lige spørgsmålet, hvorfor det ved så kæmpemæssige produkter som profiler og rør af stål, jern og aluminium er væsentligt at kunne detektere selv filigrane afvigelser og fejl pålideligt ved hjælp af 3D-vision-sensorer med høj opløsning. ”Det er til dels et principielt aspekt,” siger Zvezdan Pejovic. ”Som markedets førende ønsker vi hos IMS at levere præcise, pålidelige og robuste målesystemer til vore kunder, så deres produkter kan være konkurrencedygtige på verdensmarkedet. De andre aspekter er af praktisk og økonomisk art. Derved kan forkerte mål og dimensioner resultere i reklamationer og få de virksomheder, der står for den videre forarbejdning, til at afvise produkterne.”
Ved hjælp af streamingkameraet Ranger3 sikrer IMS imidlertid ikke bare maksimal proces- og produktteknisk kvalitet – virksomheden får også nye chancer på markedet. ”SICKs 3D-vision-sensorers store måle- og transmissionshastigheder åbner op for nye anvendelsesområder for vore kontrolsystemer overalt, hvor produktionsprocesserne foregår ved høj hastighed,” forklarer Zvezdan Pejovic. ”Det gælder for eksempel produktionen af skinner – og i endnu højere produktionen af stavmaterialer og valsetråd med fremføringshastigheder på op til 100 m/sek.”
For IMS er Ranger3 derfor ikke kun indført på grund af sin performance, men også på grund af sit potentiale som ”enabling technology” på de fremtidige anvendelsesområder for virksomhedens målesystemer.
Andreas Behrens
Head of Product Management Identification & Vision
Sammen med sit team sørger Andreas Behrens blandt andet for proaktiv udbygning af produktsortimentet på området identifikations- og vision-teknologi, som lever op til markedets behov. Elektroteknikingeniøren har været i virksomheden siden 2010 og er en ægte sensorekspert. Som leder af Market Product Management tog han sig i forvejen af hele SICKs portefølje på tværs af brancher og teknologier.
