Para los clientes de B&R, la implementación de funciones de visión artificial en sistemas de fabricación nuevos o existentes ya no implica asumir unos gastos generales prohibitivos tanto en tiempo como en costes. Entre los primeros en ofrecer a sus clientes una solución basada en la tecnología de visión artificial integrada de B&R se encuentra Spilker, fabricante de punzonadoras y líneas completas para la industria de impresión, etiquetado, automoción e industrias de envase y embalaje.
“El sistema de visión artificial integrado de B&R y las funciones que nos permitió implementar son un punto culminante absoluto de nuestro sistema piloto”, informa Mark Possekel, jefe de ventas de Spilker. “Por lo general, sin embargo, estos aspectos destacados siempre tienen un trasfondo amargo cuando uno es consciente de su coste. Ahí es donde esta solución es diferente, independientemente de si se trata de un nuevo desarrollo o de una remodelación. Es excelente para nuestros clientes, lo que por supuesto también es excelente para nosotros”.
Estos elogios fueron lanzados por los clientes que vieron por primera vez la nueva solución de visión artificial en la exposición ICE 2019 para la conversión de papel, película y láminas en Múnich. Para Possekel, los comentarios positivos fueron ciertamente agradables, si no sorprendentes, ya que después de todo, la solución se ajusta perfectamente a lo que muchos clientes de Spilker habían estado solicitando.
Spilker equipó su sistema piloto con funciones de visión artificial en unos pocos días utilizando el Smart Sensor de B&R, y demostró los resultados en directo en la exposición ICE en marzo de 2019. (Fuente: F. Roßmann).
La demanda de funciones de visión va en aumento
Spilker encontró su nicho en la creación de máquinas de conversión y punzonadoras personalizadas. Para Possekele y el Director general Heinrik Spilker, expandir los años de conocimiento de automatización de la compañía con un enfoque más profundo de la visión artificial fue un paso obvio. La exposición ofreció la oportunidad perfecta para presentar las primeras aplicaciones de la iniciativa.
Después de evaluar numerosos proveedores potenciales, la compañía seleccionó dos productos para su sistema piloto. Además de la solución B&R, el sistema piloto también contó con una solución de inspección de un conocido especialista en el área de control de calidad para el procesamiento web.
“Lo destacable del sistema de inspección son sus funciones estándar preprogramadas, que incluyen el control de presión y la capacidad de comparar imágenes en directo con las imágenes predefinidas de un producto ideal. Además de todo ello, también es muy fácil de gestionar”, añade Dirk Starke, programador y especialista en automatización de Spilker. “Sin embargo, la desventaja es que solo dice si el producto es bueno o malo, sin proporcionar las mediciones subyacentes, que solo se pueden obtener de manera indirecta y a un coste mucho más alto”. También carece de una interfaz para la comunicación directa con el control de la línea de producción".
Sistemas de visión convencionales: Demasiado complejos
Tratando de ser de ayuda a sus clientes para hacer frente a los requisitos cada vez más estrictos de documentación y garantía de calidad, Spilker también evaluó a los proveedores de soluciones convencionales de visión artificial. “Estos proveedores ofrecen sistemas en nuestro rango de precios que proporcionan mediciones que podemos utilizar como puntos de ajuste en nuestras estaciones de procesamiento o transmitir a nuestros clientes para su documentación”, describe Possekel. “No obstante, el problema con estas soluciones independientes y basadas en PC es la dificultad de integrarlas en el entorno de control de la máquina. También requieren de una formación intensiva y que los operarios deben acostumbrarse a un nuevo entorno de ingeniería. Teniendo en cuenta que la fecha de la exposición se acercaba rápidamente, todo ello podría haberse convertido fácilmente en un problema”.
El sensor inteligente B&R utilizado por Spilker proporciona en tiempo real valores de posición para cada etiqueta, que luego se utilizan para controlar las troqueladoras del sistema. (Fuente: F. Roßmann).
Un golpe de suerte: Tecnología de visión integrada de B&R
Como es natural, los expertos de Spilker se dieron cuenta cuando se enteraron de que B&R estaba trabajando en una solución de visión artificial. El fabricante de máquinas había estado utilizando la cartera de automatización perfectamente integrada de B&R para desarrollar sus propias soluciones de automatización internas en lugar de confiar en socios externos. Ello significaba que sus desarrolladores ya se sentían cómodos trabajando con los productos de B&R y el entorno de ingeniería Automation Studio, que también es donde configurarían la cámara.
“El anuncio de B&R fue un golpe de suerte para nosotros”, recuerda Spilker. “Inmediatamente nos pusimos en contacto para ofrecernos como cliente piloto. Hay muchos sistemas de visión artificial en el mercado, pero un paquete como el de B&R, que por un lado es extremadamente potente, pero también adecuado para los que se incorporan a la tecnología de visión artificial e increíblemente fácil y económico de integrar, eso es raro”.
Después de discusiones preliminares con la oficina local de B&R, en las que Spilker presentó la tarea de producción prevista para la demostración y las medidas que serían necesarias, las cosas progresaron con mayor rapidez.
“Los expertos en visión artificial de B&R recomendaron un sensor inteligente de 1,3 megapíxeles con iluminación integrada”, describe Spilker. “Y seguimos esa recomendación”.
El sensor inteligente se integra directamente en el entorno de desarrollo de Automation Studio y se comunica a través de OPC UA, lo que permite que las mediciones se utilicen como variables en tiempo real en las aplicaciones de control y HMI. (Fuente: F. Roßmann).
Funciones integradas de iluminación y procesamiento de imágenes
El procesamiento de la imagen se realiza íntegramente en el sensor, dejando solo la evaluación de los resultados de la inspección para el control de la máquina. La precisión de activación de solo un milisegundo le permite a Spilker diseñar lazos de control muy ajustados para monitorizar y ajustar la posición del punzón, lo que aumenta aún más la estabilidad del proceso. Los 16 LED integrados de alto rendimiento funcionan con tiempos de exposición muy inferiores a 100 milisegundos. Las exposiciones cortas minimizan la interferencia de fuentes de luz externas, reducen el tiempo de procesado de las imágenes y permiten capturar objetos que se mueven con rapidez. El sensor inteligente viene equipado con una gran variedad de funciones de visión, que incluyen lectura de códigos, análisis de regiones, coincidencias, OCR y mediciones.
Para facilitar aún más la curva de aprendizaje de Spilker con el nuevo sistema de cámara y desarrollo acelerado, B&R proporcionó al equipo de Starke un soporte adicional. En cuestión de horas, realizaron ajustes aproximados basados en muestras de producción y utilizaron la función de correspondencia integrada del sistema de visión artificial para configurar una serie de funciones de medición requeridas. En el sistema piloto, estas funciones ofrecen tres parámetros de posición. Si la desviación crece demasiado, las herramientas en las estaciones de procesamiento se ajustan en consecuencia.
En el sistema piloto, las etiquetas autoadhesivas de 50 x 70 milímetros se perforan de dos en dos en un proceso de rollo a rollo, con agujeros adicionales y luego se perforan en dos lugares antes de aplicar una etiqueta. Los componentes de la máquina, como la bobinadora, la cortadora y la troqueladora rotativa están montados en el panel posterior de la máquina. El diseño abierto de la máquina proporciona un fácil acceso a los componentes individuales, una visión máxima del proceso de producción y facilita el montaje del sensor inteligente.
Componente integral de Automation Studio
Puesto que el sensor inteligente está integrado directamente en el entorno de ingeniería para el control y se comunica a través de OPC UA, no hay interfaces que programar. Con la posición, orientación y otros datos disponibles para el control en tiempo real, los servoaccionamientos pueden reaccionar de forma rápida y precisa ante cualquier desviación.
“Desarrollamos las rutinas para procesar las mediciones desde el sensor inteligente en el control, programamos los lazos de control y la visualización de las funciones de visión artificial en la aplicación HMI de la máquina”, cuenta Starke. “Trabajar con el sensor inteligente confirmó que se trata de una solución altamente integrada que se integra a la perfección en el panorama de ingeniería de B&R y se adapta a las necesidades de los desarrolladores de automatización”.
Con HTML 5 y la tecnología mapp, Spilker puede ofrecer a los usuarios tanto el funcionamiento tradicional de HMI como el basado en la web utilizando smartphones o tabletas. (Fuente: F. Roßmann).
Completado en días
Este hecho fue confirmado por un tiempo de implementación extremadamente. En conjunto, los expertos de B&R y el equipo de Spilker tardaron menos de cuatro días en poner en funcionamiento las funciones de visión artificial del sistema piloto. Y las funciones funcionaron perfectamente a la primera tras iniciar el sistema.
A la luz de la experiencia positiva y los elogios recibidos por parte de los visitantes de la demostración, Starke confía en que la visión artificial de B&R jugará un papel importante en el futuro de su empresa. “Particularmente en los casos en los que los sensores convencionales se enfrentan a sus límites, detectando escenarios de error complejos o capturando posiciones, el sensor inteligente es la solución perfecta para tener en nuestra cartera”.
Henrik Spilker, director general, Spilker Gmb.
Henrik Spilker, director general, Spilker GmbH: “La entrada de B&R en el mercado de visión artificial fue un golpe de suerte absoluto para nosotros, porque muchos de nuestros clientes habían estado solicitando funciones de visión artificial para sus equipos de impresión, etiquetado y conversión. Fue especialmente afortunado que el paquete B&R lograse ser extremadamente potente, pero también económico y adecuado para todos los inexpertos en tecnología”
Amplias funciones de visión artificial:
La solución de software de visión mapp de B&R incluye una amplia selección de funciones de visión artificial, encapsuladas en bloques de software fácilmente configurables. Ya no es necesario efectuar el tradicional trabajo de programación.
Detección de código (identificación): mapp Vision permite gestionar más de 40 tipos de códigos diferentes, incluyendo todos los códigos 1D y 2D más comunes. La función se optimiza automáticamente y permite conseguir unos resultados fiables incluso a velocidades muy altas.
Detección de texto (OCR): La función integrada de reconocimiento de caracteres funciona con un algoritmo de aprendizaje profundo. Por lo tanto, la función OCR es muy fiable y permite una lectura de alta velocidad incluso con imágenes de baja calidad.
Detección de código (identificación de regiones): La detección de forma determina el tamaño de la forma y su centro de gravedad con precisión de micropíxeles. También proporciona información sobre orientación y valor gris promedio.
Comparación de objetos (coincidencia): La función de coincidencia identifica fácilmente objetos, su posición y su orientación. Además de la coincidencia basada en los bordes, también está disponible una variante basada en la correlación.
Medición (metrología). Gracias a la metrología, mapp Vision ofrece un instrumento de medición potente y altamente preciso. Los bordes a lo largo de segmentos de círculo o líneas se miden con una precisión de subpíxeles.
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