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O3D, il controllo dall'alto

La casa automobilistica Opel a Rüsselsheim (Germania) confida in un'innovativa tecnologia per la produzione. Su un robot per saldatura vengono saldate diverse lamiere punzonate e stampate in modo da formare un elemento portante della carrozzeria.

Una telecamera 3D controlla la posizione e il fissaggio dei pezzi in lamiera.

Sensore O3D
Il sensore di visione O3D302 è una telecamera 3D con analisi integrata dell'immagine. La risoluzione del sensore di immagini PMD è pari a 176 x 132 pixel.

Per ognuno dei 23.232 pixel, il sensore fornisce un valore della distanza esatto, fino a 25 volte al secondo. Diversamente dai laser scanner, il sensore 3D di ifm non ha parti mobili. Ciò lo rende particolarmente robusto, piccolo, leggero ed economico.

Dato che l'immagine 3D viene analizzata nel sensore, non è più necessaria un'analisi esterna. Posizioni definite nell'immagine della telecamera (cosiddetti ROI, Regions of Interest) consentono di analizzare la distanza tra leva di serraggio e sensore in quest'applicazione. L'analisi integrata rileva se la leva di serraggio è "aperta" o "chiusa". I risultati vengono trasmessi al sistema di controllo tramite TCP/IP, PROFINET IO o EtherNet/IP utilizzando l'interfaccia Ethernet integrata. Allo stesso modo è possibile trasmettere l'immagine live della telecamera.

Con il software "Vision Assistant" l'operatore può configurare il sensore in modo semplice, ad esempio definendo i ROI o parametrizzando la funzione dell'uscita. Questo software è disponibile sia per PC Windows che per iPad.

Nell'impianto di saldatura, diverse lamiere lavorate vengono saldate insieme per formare un sottoinsieme.

Vista dall'alto

Sopra l'impianto di saldatura sono installati due sensori O3D, uno nell'area di posizionamento (componente posizionato) e l'altro nell'area di saldatura vera e propria. Entrambi monitorano dall'alto le lamiere da saldare nel dispositivo di assemblaggio e i loro elementi di serraggio.

Il vantaggio del sensore O3D è che occorre un unico sensore per poter definire vari ROI nel software. Abbiamo associato ai ROI le posizioni finali del dispositivo di bloccaggio e i pezzi semilavorati e utilizziamo semplicemente la misurazione della distanza per determinare se "è disponibile un componente" oppure se "il dispositivo di bloccaggio ha raggiunto la posizione finale".

Ottimizzazione dei costi
Invece di molti sensori, un unico sensore 3D rileva la posizione su diversi punti nell'apparecchiatura. Circa l'80% dei sensori tradizionali su questo impianto può essere sostituito dal sensore di visione O3D.
Altri potenziali di risparmio riguardano il cablaggio, gli accessori di montaggio e i punti I/O sul sistema di controllo.

Visualizzazione
Opel ha installato un monitor di visualizzazione nell'impianto per la trasparenza nel processo. Oltre ad una rappresentazione grafica del processo, il sensore O3D può anche fornire un'immagine live.

Con l'immagine live del sensore ifm, abbiamo il vantaggio di aver associato le posizioni finali ai dispositivi di bloccaggio e ai componenti che vengono visualizzati nell'immagine. Il cambiamento del colore da rosso a verde segnala direttamente all'operatore se il pezzo semilavorato è posizionato e se il dispositivo di bloccaggio è aperto o chiuso.

Questo non comporta maggiori operazioni di programmazione poiché il sensore va configurato comunque e l'immagine live viene così fornita dal sensore stesso".

Salvaspazio
Dato che, invece di diversi sensori ne occorre solo uno per il rilevamento di varie posizioni e che questo sensore viene inoltre installato sopra l'impianto, la costruzione dello stesso impianto risulta particolarmente vantaggiosa.

Claus Moog: "L'utilizzo del sensore O3D ci offre possibilità completamente nuove; abbiamo ad esempio più spazio per la costruzione e più spazio per accedere alle pinze per saldatura. Inoltre possiamo eliminare la sensibilità dei sensori tradizionali in caso di interferenze. Visto che il sensore è montato al di sopra della zona di saldatura, non può essere raggiunto da lapilli di saldatura che lo danneggerebbero nel tempo come invece succede con i sensori tradizionali, montati nelle vicinanze delle pinze per saldatura".

Prospettive
Le esperienze fatte in questo impianto pilota presso Opel sono del tutto positive. Ciò influenzerà i futuri sviluppi nell'impiantistica.

Il sensore di visione O3D è stato integrato in stretta collaborazione con gli ingegneri specializzati.

Fabian Gulla: "La cooperazione con ifm è ottima. Abbiamo partecipato a diverse riunioni direttamente con la sezione Sviluppo, traendo importanti insegnamenti, ad esempio «come funziona il sensore», «cosa è necessario osservare» e «che dimensione deve avere il mio dispositivo di bloccaggio per essere rilevato con affidabilità»".

Conclusioni
Meno sensori, costruzione dell'impianto più semplice, nessuna interferenza dovuta a lapilli di saldatura: il sensore di visione come sistema di monitoraggio ha numerosi vantaggi e riduce notevolmente i costi dell'impianto. Anche altri impianti di produzione possono essere attrezzati con il sensore di visione e quindi ottimizzati.