Ispezione ottica 3D nella produzione a caldo di impianti a colata continua, laminatoi a caldo e per tubi, in altre parole, proprio lì dove superfici incandescenti, calore, scaglie di ferro, sporco e umidità sono all’ordine del giorno! Per l’azienda IMS Messsysteme GmbH, leader nel settore, si tratta di una competenza core fondamentale. Con Ranger3 di SICK, l’azienda punta da oltre un anno su una camera 3D, che migliora sensibilmente i loro sistemi d’ispezione e, al contempo, apre a nuovi campi applicativi e possibilità commerciali.
Ispezione 3D in un’acciaieria: per Ranger3 nessuna questione “scottante”
Dal punto di vista di tecnologia, velocità, risoluzione e semplicità d’integrazione, la camera streaming 3D Ranger3 detta gli standard futuri per l’elaborazione 3D industriale delle immagini. Con una tecnologia ROCC (Rapid-On-Chip-Calculations) innovativa, sviluppata da SICK, può elaborare fino a 15,4 gigapixel al secondo e consente di acquisire immagini 3D full frame (2.560 x 832 pixel) con una velocità di 7 kHz. In questo modo, la camera 3D Ranger3 è in grado, anche in rapidi processi di produzione e ispezione, di eseguire misurazioni in 3D ad alta risoluzione di dimensioni, contorni e caratteristiche superficiali, al fine di rilevare anche i più piccoli scostamenti ed errori. Il rilevamento contorni della linea laser, che viene proiettata sull’oggetto, avviene quindi indipendentemente da colori e contrasti, dalla luminosità ambientale oppure – come per IMS Messsysteme – dall’aspetto ottico dei profili, delle bramme o di tubi incandescenti per il calore.
IMS Messsysteme: leader di mercato nell’ispezione ottica per il settore dell’acciaio, alluminio e metalli
IMS Messsysteme GmbH con sede a Heiligenhaus sviluppa e produce sistemi di misurazione isotopici, a raggi infrarossi e ottici per l’impiego industriale nel settore dell’acciaio e dei non-metalli. L’azienda, fondata nel 1980, a oggi impiega circa 450 dipendenti su cinque continenti. “Con soluzioni complete, come il sistema di misurazione X-3Dvision, ci siamo conquistati la posizione di leader tecnologici e di mercato per impianti a colata continua, laminatoi a caldo e per tubi”, afferma l’Ing. Zvezdan Pejovic, manager prodotti e distribuzione per sistemi di ispezione 3D ottici, presso IMS. I sistemi possono controllare dimensioni, contorno e linearità nonché errori superficiali come fessure, accumuli, inserimenti di materiali o cavità su profili ad asta e tubi durante il processo di lavoro e alle condizioni più estreme. “Più facilmente si riconoscono gli errori, più velocemente è possibile correggere i processi di lavorazione ed evitare scarti”, dichiara Zvezdan Pejovic. “Ecco perché i nostri sistemi di misura vengono usati già in fase di produzione a caldo. Qui, i profili e i tubi sono ancora quasi a 1.000 °C, ponendo dunque elevati requisiti sulla tecnica di misura stessa, come anche sulla configurazione meccanica degli stessi sistemi di misurazione.”
I sistemi di misura X-3Dvision di IMS vengono usati per un’ispezione a 360° dei prodotti con caratteristiche geometriche diverse. “Per poter rilevare l’intera superficie di profili o tubi senza occlusioni, integriamo più camere e illuminatori laser in una configurazione circolare, in cui il profilo viene ispezionato mentre attraversa il sistema di misura” così Zvezdan Pejovic spiega la configurazione del portale. “I componenti del sistema di misura vengono integrati nel robusto telaio e qui sono protetti dal contatto diretto con l’ambiente circostante. Inoltre, le videocamere e i trasmettitori laser vengono raffreddati ad aria e acqua, al fine di garantire temperature ambiente stabili e quindi risultati della misurazione precisi e riproducibili.” La precisione è anche uno dei punti di forza dei sistemi di misurazione di IMS: per misurare i profili, l’azienda indica una tipica risoluzione di 0,05 mm e una ripetibilità di ± 0,08 mm – e nell’ambito dell’ispezione superficiale vengono misurati e riconosciuti affidabilmente solchi, fessure e graffi fino a una larghezza di 0,03 mm, una lunghezza di 10 mm e una profondità di 0,3 mm (esempio da un’installazione esistente dietro un laminatoio riduttore per tubi, con riferimento a una velocità di produzione di 10 m/s). Sia la misurazione delle dimensioni che dei contorni, che l’ispezione delle superfici avviene dunque con una specifica precisione di misura e riproducibilità sino al millesimo e garantisce così prodotti di estrema qualità.
Sistema di misurazione con 22 camere Ranger3 per un’intera gamma di profili
In base a tipo e forma del profilo da misurare, nei sistemi di IMS vengono usate da tre a otto camere per un’ispezione a 360°. “In uno dei nostri ultimi impianti, abbiamo tuttavia integrato un numero maggiore di sensori di visione in 3D, ovvero 22 Ranger3”, continua Zvezdan Pejovic. “In questo modo siamo riusciti a soddisfare il desiderio di un cliente che, per la sua intera gamma di profili H, L, C e CZ, voleva un sistema di misurazione e ispezione, altamente preciso.”
Per l'estrazione dei dati 3D direttamente nella camera, SICK ha sviluppato la tecnologia ROCC. Il sensore CMOS del Ranger3 effettua la conversione della linea laser proiettata sull’oggetto nella sua esatta rappresentazione 3D del profilo. Ciò vuol dire che la camera, senza alcuna onerosa rielaborazione, mette a disposizione coordinate 3D pronte per il sistema di misurazione X-3Division di IMS. Contemporaneamente, l’interfaccia gigabit ethernet garantisce alla camera in streaming una trasmissione in tempo reale anche di grandi quantità di dati misurati. “A seconda dell’applicazione, le camere producono fino a 24.000 profili al secondo e ciò corrisponde a una media dati di tutte le camere fino a 4 Gbit al secondo”, conferma Zvezdan Pejovic. “Con le camere Ranger3 di SICK, siamo riusciti a trasformare il nostro X-3Dvision in un sistema in linea per l’ispezione multiprofilo. In questo modo è in grado di raggiungere una precisione elevatissima anche in caso di velocità impegnative. Al contempo, può inviare per tempo una notifica relativa anche al più piccolo scostamento, in modo da consentire una correzione del processo durante colata e laminazione.”
Con Ranger3 in nuove applicazioni
Con l’aiuto della camera streaming Ranger3, IMS garantisce non solo un’elevata qualità di processo e tecnica dei prodotti, bensì per l’azienda si aprono anche nuove opportunità di mercato. “Le alte velocità di misura e trasmissione dati delle camere 3D di SICK rendono i nostri sistemi di ispezione utilizzabili in tutti quei nuovi campi di applicazione dove si produce con elevate velocità di processo”, spiega Zvezdan Pejovic. “Per esempio, si tratta del caso della produzione di binari e ancora di più della produzione di materiali ad asta oppure di fili laminati con velocità di avanzamento fino a 100 m/s.“
Quindi, per IMS, Ranger3 rappresenta una “enabling tecnology” per i campi di impiego futuri dei sistemi di misurazione aziendali, non solo per la sua prestazione, ma anche per il suo potenziale.
Andreas Behrens
Head of Product Management Identification & Vision
Insieme al suo team, Andreas Behrens si occupa, tra le altre cose, dell’ampliamento consono al mercato e predittivo della gamma di prodotti nel settore della tecnologia dell’identificazione e della visione. Questo ingegnere elettrotecnico fa parte dell’azienda dal 2010 ed è un vero esperto di sensori: in qualità di Head of Market Product Management, si occupava già dell’intera gamma SICK trasversale a settori e tecnologie.