High-speed-Kameras für die Analyse von Qualitätsproblemen bei schnellen Prozessen

Wo liegt bloß das Problem?

Anzeige
Überschrittene Toleranzen, kritische Materialfehler, Standzeiten durch häufige Maschinendefekte – Probleme wie diese sind besonders unangenehm, wenn sie nur sporadisch auftreten. Meist können hier jedoch flexibel installierbare High-speed-Video-Systeme mit hoher Bildrate die Ursache aufspüren.

Nullfehlerproduktion bei maximaler Geschwindigkeit im 24/7 Betrieb – auf diese Anforderungen werden moderne Fertigungsanlagen ständig optimiert. Längst ist in vielen Bereichen menschliche Arbeit in der Fertigung viel zu langsam und ungenau. Der Automatisierungsgrad wächst, Maschinen zur Materialverarbeitung laufen immer schneller und auch die Handhabung und der Transport der Rohmaterialien und Produkte muss Schritt halten. Folglich sind die Prozessabläufe in vielen Fertigungsanlagen viel zu schnell, als dass man sie mit bloße Auge erkennen oder gar überprüfen könnte.

Spätestens in der Qualitätsinspektion treten dann jedoch oft genug Probleme bei den gefertigten Komponenten auf. In der einen Anlage sind hin und wieder Spritzgießteile verbogen, andernorts klebt einer von 1.000 Aluminiumdeckeln nicht richtig auf dem Joghurtbecher und anderswo bereitet jede hundertste Kunststoff-Kontaktlinse mit eingerissenen Rändern einem Qualitätsmanager Kopfzerbrechen.

Speziell bei sporadisch auftretenden Fehlern können die Ursachen vielfältig sein. Daher ist es mit klassischen Mitteln oft beliebig schwierig die Fehlerquelle zu erkennen, doch erst wenn die Ursache bekannt ist, lässt sie sich auch beseitigen.

Neben der unbemerkten Abnutzung von Schablonen, Greifern, oder andern Modulen einer Fertigungsanlage können auch durch Vibrationen verschobene Elemente oder unter bestimmten Bedingungen auftretende Resonanzfrequenzen zu Fehlern im Prozess führen.

Solche Effekte lassen sich durch Zeitlupen-Videos der Prozessabläufe, die mit hoher Bildrate und Auflösung aufgenommen wurden, optimal erkennen und analysieren. Sobald dadurch die Fehlerursache erkannt ist, gestaltet sich die Lösung oft recht einfach.

Zur Lokalisation und Analyse von Prozessfehlern installiert man eine Hochgeschwindigkeitskamera in der Fertigungsanlage und richtet sie auf die Stelle, an der der Fehler auftritt oder die Fehlerursache vermutet wird.

Am häufigsten kommen hier Kameras mit internem Speicher zum Einsatz, die zum richtigen Zeitpunkt kurze High-speed-Videosequenzen von einigen Sekunden aufzeichnen können. Sie sind optimal geeignet, wenn ein Fehler im Prozess sehr häufig auftritt oder er sich zeitlich beziehungsweise durch externe Sensoren wie zum Beispiel Lichtschranken recht genau vorhersagen lässt. Andernfalls benötigt man Langzeitaufnahmesysteme zum echtzeitfähigen Abspeichern der umfangreichen Videodaten. Sie erlauben High-speed-Videoaufnahmen von mehreren Stunden.

Für eine genaue zeitliche Auflösung der Prozessabläufe sollten die Kameras möglichst hohe Bildraten von mehreren hundert Bildern pro Sekunde liefern. Je höher ihre Pixelanzahl, desto genauer lassen sich die Vorgänge im Videobild erkennen. Bei Bedarf kann eine Kamera die Bildrate oft vervielfachen, wenn nur ein kleinerer Bildausschnitt relevant ist und auch nur dieser aufgezeichnet wird.

Auf die einfache Handhabung kommt es an

Neben hohen Bildraten, Auflösungen und Aufnahmedauern ist jedoch vor allem die einfache Handhabung der Systeme entscheidend. Diese steht und fällt mit der Software zur Steuerung der Hardware und zur Aufnahme der Videos sowie deren Nachbearbeitung. Mikrotron unterstützt seit Jahren Qualitätsmanager, Entwickler und Forscher mit Services, Kameras und kompletten Systemen zur Analyse schneller Abläufe. Die hauseigenen Software-Pakete sind speziell für Nutzer entwickelt worden, die keine Erfahrung mit Bildverarbeitungssystemen haben, so dass die Systeme von Mikrotron für jedermann schnell und einfach einsetzbar sind.

Die Hochgeschwindigkeitskameras zur Prozessanalyse verfügen über Auflösungen von bis zu 4 Mpx und können bei dieser Auflösung bis zu 560 Bilder pro Sekunde aufzeichnen. Betrachtet man solch ein Video in Zeitlupe (25 Bilder pro Sekunde), erscheint die Wiedergabe eines Vorgangs um den Faktor 22 langsamer als in der Realität. Bei niedrigeren Auflösungen sind noch deutlich höhere Bildraten möglich, zum Beispiel 43.000 Bilder pro Sekunde bei einem Ausschnitt von 128×128 Pixeln.

Je nach benötigter Aufnahmedauer reichen Kameras mit internem Speicher, die Sequenzen von bis zu 13 s aufnehmen. Treten Prozessfehler seltener auf, empfehlen sich Langzeitaufnahmesysteme für Aufnahme dauern von bis zu sieben Stunden.

Mikrotron bietet umfassende Servicepakete speziell für Anwender, die noch keinerlei Erfahrung mit Videotechnik haben. Hier übernimmt ein Spezialist die Schulung der QM-Mitarbeiter des Kunden so dass diese künftig derlei Technologie auch eigenständig anwenden können. ■


Der Autor

Jörg Handke

Sales Manager
Mikrotron

www.mikrotron.de


Webhinweis

Impressionen verschiedenster Anwendungen, die mit High-speed-Kameras aufgenommen wurden, sehen Sie in diesem Video von Mikrotron:

http://hier.pro/CVTPy



Hier finden Sie mehr über:
Anzeige

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Videos Control 2019

Die besten Videos von der Messe

Quality Engineering

Titelbild QUALITY ENGINEERING P2
Ausgabe
P2.2019
LESEN
ABO

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Whitepaper zum Thema QS

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de