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High-Speed-Kamera Mit High-Speed-Kamera auf Fehlersuche

Autor / Redakteur: Christian Fiebach * / Jan Vollmuth

Wo das menschliche Auge mögliche Störungen in schnell laufenden Prozessen nicht mehr erkennen kann, hilft der Einsatz eines High-Speed-Kamerasystems weiter.

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Fehlerquellen in schnelllaufenden Prozessen, wie hier in einer Anlage zur Herstellung von Faltschachteln, können sehr gezielt mit High-Speed-Kameras und einer Analysesoftware identifiziert werden.
Fehlerquellen in schnelllaufenden Prozessen, wie hier in einer Anlage zur Herstellung von Faltschachteln, können sehr gezielt mit High-Speed-Kameras und einer Analysesoftware identifiziert werden.
(Bild: IPF Electronic)

Schnell, schneller, undurchschaubar: Die Identifikation von Störungen in einem schnell ablaufenden Prozess kann ein echtes Problem werden, da hier Fehlerquellen mit bloßem Auge kaum erkennbar sind. So geriet bei einem Hersteller von Verpackungen die hochautomatisierte Produktion von Faltschachteln von Zeit zu Zeit ins Stocken, da der Karton manchmal an den Führungen der Anlage hängen blieb und somit zu Materialstaus im Prozess führte. Die Ursache für den fehlerhaften Materialtransport konnten die Mitarbeiter aufgrund der hohen Anlagengeschwindigkeiten zunächst nicht ermitteln.

Problem gesehen, Problem gelöst

Der Betrieb entschloss sich daher für den Einsatz eines High-Speed-Kamerasystems von IPF Electronic, um dem Problem bzw. konkreten Fehlerquellen auf die Spur zu kommen. Mithilfe der zum System gehörigen Analysesoftware konnte man schließlich genau erkennen, warum das Material an den Führungen hängen blieb. Durch eine Anpassung der betreffenden Bereiche wurde der Materialtransport optimiert und schließlich das Problem nachhaltig gelöst. Ungeplante Produktionsunterbrechungen aufgrund von Materialstaus gehören seither bei der automatisierten Fertigung der Faltschachteln der Vergangenheit an.

Wie das obige Beispiel verdeutlicht, ist für eine einfache, mithin wirtschaftliche Prozessbeobachtung und -analyse im Grunde nur ein leistungsfähiges Kamerasystem sowie eine intelligente Analysesoftware erforderlich. IPF Electronic hat hierzu sein Portfolio um das High-Speed-Kamerasystem OC29 ergänzt, das aus Geräten für Monochrom- bzw. Farbaufzeichnungen sowie einer kostenfreien Software besteht.

Bis zu 3000 Bilder pro Sekunde

Die Kameras erreichen je nach Bildauflösung Frameraten von bis zu 3000 fps, sie verfügen über einen C-Mount-Anschluss für handelsübliche Objektive und unterstützen mit USB 3.0 Ports eine schnelle Datenübertragung auf einen PC oder Laptop ab Windows 7 und Prozessor ab 1 GHz.

Zu einem leistungsstarken Gesamtsystem für eine optimierte, ergebnisorientierte Prozessanalyse werden die Kameras vor allem durch die Software. Sie ermöglicht z.B. vor Beginn einer Prozessbeobachtung eine Feinanpassung der über die Objektivblende vorgenommenen primären Helligkeitseinstellung mittels elektronischer Verstärkung oder über die Belichtungszeit des Kamerachips. Auch das Bildformat zur Optimierung des Bildausschnittes und die erreichbaren Frameraten sind softwareseitig einstellbar. Die Option, das Kamerabild in 90°-Schritten drehen zu können erhöht zusätzlich die Flexibilität bei der Systemmontage vor Ort.

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Kommunikation mit der Steuerung

Für die eigentliche Prozessbeobachtung und zielorientierte Bildauswertung hält die Software einige Features parat: etwa verschiedene Aufnahmemodi für Aufzeichnungen über eine definierte Zeit oder im Dauermodus, bei der die ältesten Aufnahmen nach einer voreingestellten Zeit überschrieben werden. Beide Kameraversionen können mit Steuerungen von Beckhoff, Siemens und B&R kommunizieren, um Aufnahmen über eine SPS zu automatisieren.

Das Filmmaterial steht unmittelbar nach der Aufzeichnung zur Analyse mit der Software bereit. Die Abspielgeschwindigkeit der Aufnahme lässt sich stufenlos regulieren oder Bild für Bild wiedergegeben und analysieren. Sollten nur einzelne Sequenzen einer Aufzeichnung zur Analyse relevant sein, hält die Software eine Schnittfunktion parat. Zudem lassen sich bis zu vier Aufnahmen gleichzeitig darstellen und vergleichen, wobei der Anwender die Abspielzeitpunkte jeder Aufnahme individuell aufeinander abstimmen kann. So lassen sich z.B. ältere Sequenzen mit aktuellen Aufnahmen vergleichen, um ggfs. Prozessveränderungen einfacher und gezielter erkennen zu können.

Videos problemlos archivieren

Zur Dokumentation bzw. Archivierung sowie zum Teilen der Aufzeichnungen mit weiteren Personen bietet die Software weitere Optionen, etwa den Export in eine Videodatei im verbreiteten AVI-Format oder sogenannte Aufnahmeslots. Solche Slots bieten u.a. die Möglichkeit einer einfachen Zusammenarbeit mit Aufzeichnungen in höchster Bildqualität. Beim Speichern einer Aufzeichnung oder dem Videoexport werden alle wichtigen Zusatzinformationen wie Zeitstempel oder Signale von Sensoren in der betreffenden Datei hinterlegt.

Die Kombination aus High-Speed-Kameras und Software birgt vielfältige Potenziale für eine gleichsam gezielte wie wirtschaftliche Beobachtung und Analyse von schnelllaufenden Prozessen. Über die Identifizierung von möglichen Fehlerquellen hinaus können die Systeme außerdem zur Prozessoptimierung eingesetzt werden, etwa um Taktraten in automatisierten Anwendungen zu steigern oder aber Umrüstzeiten zu minimieren.

* Christian Fiebach ist Geschäftsführer der ipf electronic gmbh

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