Kontinuierliche Produktionsüberwachung in Falzmaschinen
Mit High-Speed Kameras nichts übersehen
Branche: Falzmaschinen in der Druckindustrie | Kunde: MBO Postpress Solutions GmbH
Die MBO Postpress Solutions GmbH als Teil der Komori Group produziert Maschinen im Bereich der Druckweiterverarbeitung, welche individuelle Anforderungen abdecken und zu Optimierungen und Leistungssteigerungen von Falzprozesse führen.
Die Situation
Bei der Spezifikation des High-Speed Falzsystems Le Mans standen Geschwindigkeit und Ergonomie im Mittelpunkt. Bei einem Falzvolumen von ca. 70 Millionen Druckbogen und mehr pro Jahr beziehungsweise 23.000 Bogen pro Stunde als Maximum (als 16-Seiter auf A4 gefalzt) erreicht das System Geschwindigkeiten, bei denen es erforderlich wird, es soweit zu umschließen, dass eine Gefährdung des Bedieners ausgeschlossen werden kann. Dies erschwert jedoch dem Bediener das Einstellen und das Prüfen der Produkte.
Die Herausforderung
Neben dem personensicheren Beobachten der laufenden Produktion war auch die Rückverfolgung bei auftretenden Störungen wichtig. Softwaremäßig sollten in einer Bedienoberfläche die Livebilder mehrerer Kameras gleichzeitig als Thumbnails in einer reduzierten Bildwiederholrate dargestellt werden. Wählt der Bediener ein Thumbnail aus, dann sollte das Bild vergrößert in der richtigen Bildwiederholrate dargestellt werden. Darüber hinaus sollte es dem Bediener ermöglicht werden, dass die letzten Sekunden der Produktion in Slow-Motion angeschaut werden können. Die Kamerahardware wiederum sollte mindestens 100 Bilder pro Sekunde aufnehmen können, eine Auflösung von mindestens 640 x 480 Pixel aufweisen und Graubilder liefern.
Die Lösung
Die MBO Postpress Solutions GmbH entschied sich aufgrund der passenden Auflösung, der passenden Bildwiederholrate und der Bildqualität für die BVS CA-GX2-0024Z als Grauvariante, wobei drei Kameras jeweils zur Kontrolle von Parallel-, Kreuz- und Dreibruch zum Einsatz kommen. Der in den Kameras verbaute Pregius CMOS-Sensor IMX174 von Sony besticht durch sein reduziertes Dunkelrauschen und seine Dynamik von über 71 dB. Da unterschiedliche Belichtungsszenarien in der Falzmaschine auftreten werden, ist ein hoher Dynamikumfang elementar wichtig.
Wie funktioniert das?
Die gewünschte Minimalauflösung von 1280 x 960 Pixeln bei einer Bildtiefe von 1 Byte und einer Bildwiederholrate von 200 Bildern pro Sekunde führen zu einer Bandbreite von ≈ 246 MB/Sek., bei drei Kameras ≈ 738 MB/Sek. Sowohl USB 3.0 als auch Dual-GigE decken die Bandbreite einer Kamera ab, jedoch hat Dual-GigE die Nase bei der möglichen Kabellänge von bis zu 100 Metern vorn, was auschlaggebend war. Auch für die Optik und die Beleuchtung gab Balluff die passende Hilfestellung. Die Entfernung zwischen Kamera und Objekt betrug ca. 140 mm, während die Bildgröße 75 x 60 mm ausmachen sollte. Mit einem passenden 6-Millimeter-Objektiv konnten diese Vorgaben abgedeckt werden. Bei der Beleuchtung brachte eine weiße, auf das Objektiv aufschraubbare LED-Ringleuchte die entsprechende Lösung.
Ihre Vorteile
Was sind die wichtigsten Merkmale Ihrer Anwendung?
- FGPA (Field Programmable Gate Array)
- 256 MB Bildspeicher
- Smart Feature: PreTrigger
- Smart Feature: SmartFrameRecall
Die Produkte
Die Dual-Gigabit Ethernet Serie BVS CA-GX2 verfügt über eine große Auswahl an hochauflösenden Sensoren und bietet eine FPGA sowie 256 MB Bildspeicher. Beides ist die Voraussetzung für einer Reihe von Smart Features.
Empfehlungen
Damit über Dual-GigE die Bilddaten erfolgreich abgespeichert werden können, empfahl Balluff die Verwendung von drei separaten Dual-GigE Netzwerkkarten sowie drei SSD-Festplatten (Schreibgeschwindigkeit ca. 520 MB/Sek.). Mit den GigE-Kabeln sowie drei Kabeln zu Steuerung der Kameras würde die Verkabelung kompliziert werden. Auch hier bot Balluff über eine Kabelsonderanfertigung eine vereinfachende Lösung an, welche die drei Steuerungskabel überflüssig machte. Selbstredend sind die Kabel verschraubbar und tragen so zur Robustheit des Kamerasystems bei.