3D-inspektion i stålverk: inga problem för Ranger3

Optisk 3D-inspektion i den varma delen av produktionen i stränggjuterier, varm- och rörvalsverk – där glödande ytor, värme, smuts och fukt hör till vardagen? För IMS Messsysteme GmbH – marknadsledande på detta område – är det en viktig kärnkompetens. Sedan ett år använder företaget Ranger3 från SICK, en 3D-visionssensor vars prestanda förbättrar de egna inspektionssystemen betydligt och dessutom öppnar nya applikationsområden och affärsmöjligheter.

Den strömmande kameran Ranger3 sätter den framtida standarden beträffande teknik, hastighet, upplösning och integrationsvänlighet för 3D-bildbearbetning i industrin. Med sin innovativa ROCC-teknik som SICK utvecklat (Rapid-On-Chip-Calculations) kan den bearbeta upp till 15,4 gigapixel per sekund och möjliggör en full frame 3D-imaging (2 560 x 832 pixlar) med en frekvens på 7 kHz. Därför kan 3D-visionssensorn Ranger3 genomföra högupplösande 3D-mätningar av mått, konturer och ytegenskaper för att detektera de allra minsta avvikelser och fel även i snabba produktions- och inspektionsprocesser. Konturdetekteringen av laserlinjen som projiceras på objektet sker oberoende av färg och kontrast, oberoende av omgivningsljus eller – som hos IMS Messsysteme – av det optiska utseendet hos de glödande profilerna, plattorna och rören.

IMS Messsysteme: marknadsledande inom optisk inspektion i stål-, aluminium- och metallindustrin

IMS Messsysteme GmbH i Heiligenhaus utvecklar och producerar isotop-, röntgen- och optiska mätsystem för industrianvändning inom stål- och metallindustrin. Företaget grundades 1980 och har cirka 450 medarbetare på fem kontinenter. ”Med komplettlösningar som mätsystemet X-3Dvision har vi nått en teknik- och marknadsledande position i stränggjuterier, varm- och rörvalsverk”, säger diplomingenjören Zvezdan Pejovic, produkt och försäljningsansvarig för optiska 3D-inspektionssystem hos IMS. Under ett enda arbetsmoment och under de tuffaste förhållandena kan systemen kontrollera långa profiler och rör beträffande mått, kontur och rakhet samt ytfel som sprickor, avlagringar, inneslutningar eller fördjupningar. ”Ju tidigare ett fel upptäcks, desto snabbare kan bearbetningsprocessen korrigeras och kasserade produkter undvikas”, förklarar Zvezdan Pejovic. ”Därför används våra mätsystem redan i den varma delen av produktionen. Profilerna och rören är nästan 1 000 °C varma och ställer därmed högsta krav på mättekniken och även mätsystemets mekaniska konstruktion.”

Mätsystemen X-3Dvision från IMS används för 360°-inspektion av produkter med olika geometriska egenskaper. ”För att kunna registrera hela ytan på profiler och rör utan avbrott integrerar vi flera kameror och laserbelysningar i en cirkelformig mätkonstruktion, genom vilken den långa produkten åker igenom för inspektion”, förklarar Zvezdan Pejovic om systemets grundläggande uppbyggnad. ”De mättekniska komponenterna integreras i den stabila ramkonstruktionen och skyddas där från direkt kontakt med den tuffa miljön. Dessutom kyls kamerorna och lasersändarna med luft och vatten för att säkerställa stabila omgivningstemperaturer och därmed exakta och reproducerbara mätresultat.” Och precision är en av styrkorna hos mätsystemen från IMS: för konturmätning erbjuder företaget en typisk upplösning på 0,05 mm och en repeterbarhet på ± 0,08 mm – och för ytinspektion detekteras och mäts fåror, sprickor och repor nedtill bredd 0,3 mm, längd 10 mm och djup 0,3 mm på ett tillförlitligt sätt (exempel från en existerande installation bakom sträckreduceringsvalsverket vid en produktionshastighet på 10 m/s). Såväl mått- och konturmätningen som inspektion av ytor sker alltså med en specificerad mätnoggrannhet och repeterbarhet i submillimeterområdet och säkerställer därför produkter av högsta kvalitet.

Mätsystem med 22 Ranger3-kameror för ett komplett profilspektrum

Beroende på den långa produktens typ och kontur använder mätsystemen från IMS mellan tre och åtta kameror för 360°-inspektion. ”I en av våra nyaste anläggningar har vi dock ännu fler 3D-visionssensorer, nämligen 22 Ranger3”, fortsätter Zvezdan Pejovic. ”På så sätt kunde vid realisera kundens önskemål som var ett enda mycket exakt mät- och inspektionssystem för hans kompletta portfölj med H-, L-, C- och Cz-profiler och spontplåt.” 

För beräkningen av 3D-data direkt i kameran har SICK utvecklat ROCC-tekniken. CMOS-sensorn i Ranger3 omvandlar den registrerade laserlinjen på objektet till en exakt 3D-profilframställning. Det betyder att kameran tillhandahåller färdiga 3D-koordinater för X-3Dvision-mätsystemet från IMS utan avancerad efterbearbetning. Samtidigt säkerställer Gigabit-Ethernet-gränssnittet i den strömmande kameran en överföring av stora mängder mätdata i realtid. ”Varje sekund skapar kamerorna upp till 24 000 profiler beroende på applikationen, vilket betyder att alla kameror processar upp till 4 Gbit i sekunden”, bekräftar Zvezdan Pejovic. ”Med Ranger3-kamerorna från SICK har vi kunnat utveckla vårt X-3Dvision till ett inline-system för multiprofilinspektion. Det kan prestera en mycket hög mätnoggrannhet även vid tuffa hastigheter. Samtidigt kan det upptäcka de allra minsta avvikelser i god tid så att en omedelbar korrigering av gjut- eller valsprocessen kan göras.”

Med Ranger3 i nya applikationer

Med den strömmande kameran Ranger3 säkerställer IMS inte bara högsta process- och produkttekniska kvalitet – den skapar även nya marknadsmöjligheter för företaget. ”De höga mät- och överföringshastigheterna hos 3D-visionssensorerna från SICK öppnar nya applikationsområden för våra inspektionssystem, överallt där man producerar med höga processhastigheter”, förklarar Zvezdan Pejovic. ”Detta gäller t.ex. tillverkning av räls – och ännu mer för produktion av stångmaterial eller tråd med matningshastigheter upp till 100 m/s.” 

IMS använder Ranger3 inte endast på grund av dess prestanda, utan även på grund av dess potential som möjliggörande teknik för framtida användningsområden för företagets mätsystem.