Il modulo MIL determina il percorso per il taglio della lamiera

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MIL per il taglio laser

Nell’industria generale dell’edilizia, molte parti diverse vengono tagliate a partire da una lamiera e poi saldate insieme su una grande macchina o veicolo. Il problema sorge quando i fogli vengono posizionati sul tavolo da taglio; più sono grandi e pesanti, più sono difficili da gestire. Senza un corretto allineamento, è probabile che la lamiera venga tagliata al di fuori delle tolleranze accettabili, e ciò può comportare degli scarti e compromettere il processo di saldatura. Quando i fogli variano lungo gli assi X, Y e Z, la questione del posizionamento esatto diventa ancora più problematica.

Due anni fa, Sensor Control di Västerås, Svezia, è stata contattata da Severt Maschinenbau, un’azienda tedesca di robotica, per partecipare allo sviluppo di un sistema di visione in grado di tagliare automaticamente e con precisione la lamiera. Secondo Thomas Dahlén, Vice Presidente Vendite / Marketing di Sensor Control, “Il nostro PathAdjuster lavora in combinazione con un robot per misurare il pezzo reale e regolare il percorso robotizzato pre-programmato per il processo di taglio in base alla posizione e alle dimensioni della lamiera”.

Matrox Imaging Library taglio laser
Matrox Imaging Library taglio laser

Il sistema

Il PathAdjuster utilizza 12 telecamere Sony ST50CE collegate a due frame grabber Matrox Meteor-II/multicanale. Il sistema è alimentato da un processore Celeron da 2,1 MHz alloggiato in una scatola industriale da 19″. 14 tubi fluorescenti doppi, più un singolo generatore di linee laser, illuminano l’area di lavoro. L’acquisizione e l’elaborazione delle immagini viene eseguita dal modulo Matrox Imaging Library (MIL). Quando si taglia la lamiera, un robot ABB segue una traccia sviluppata da Severt Robotertechnik, la consociata di Severt Maschinenbau.

10 telecamere sono installate nel soffitto sopra il tavolo di taglio e due telecamere aggiuntive sono fissate all’estremità del robot. Utilizzando un’immagine composita generata da tutte e 10 le telecamere, il sistema MIL determina prima la posizione del foglio utilizzando il modulo Geometric Model Finder (GMF), poi effettua la misurazione. “Possiamo misurare dimensioni critiche come le distanze tra i fori con una precisione di 2 mm per le lamiere da 1200 mm x 9500 mm”, spiega Dahlén. In caso di necessità, è possibile ottenere una precisione ancora maggiore con la telecamera a distanza ravvicinata basata su robot per fogli più piccoli, o fogli con particolari dettagli o altre dimensioni critiche. Il nuovo percorso è essenzialmente l’offset rispetto alla posizione prevista del foglio. Una volta comunicato il nuovo percorso al robot, la telecamera e il generatore di linea laser possono quindi guidare il robot per il taglio della lamiera secondo la sua posizione reale.

Utilizzando il PathAdjuster, il robot può tagliare il materiale con un alto livello di precisione, entro 0,1 mm dal percorso richiesto. I fogli in genere hanno dimensioni variabili, da 200 mm x 300 mm a 1200 mm x 9500 mm, e possono avere uno spessore compreso tra 30 mm e 300 mm. Inoltre, i robot tagliano spesso fogli di forme diverse, tra cui quadrate, rotonde, ellittiche e non simmetriche. Poiché i fogli variano per dimensioni, forma e posizione, l’applicazione è ideale per il modulo geometrico MIL.

Secondo il Dott. Wilhelm Severt di Severt Maschinenbau, “Siamo in grado di produrre lamiere tagliate a filo con un grado di precisione molto elevato, riducendo i costi dei successivi processi di saldatura. Infatti, il nostro cliente può eseguire alcuni lavori a velocità doppia rispetto a quella precedentemente possibile con il PathAdjuster”.

Sfide nell’ambito dello sviluppo

La generazione di un’immagine composita dell’intero foglio a partire dalle 10 singole telecamere è stato uno degli aspetti più difficili dell’applicazione. Al fine di allineare tutte le immagini senza perdere i dati dell’immagine e mantenendo la precisione, la calibrazione del sistema è diventata un compito cruciale nello sviluppo del PathAdjuster.

Il controllo del robot presentava inoltre delle sfide per Sensor Control, ma poiché l’azienda ha una grande esperienza con i robot ABB, Sensor Control potrebbe essere in grado di prevenire alcuni problemi prima che si verifichino. Ad esempio, i fogli non sono in condizioni integre quando vengono posizionati sul tavolo da lavoro.

Il programma del robot è piuttosto complicato. Sensor Control ha tratto vantaggio dal fatto di essere un’ex azienda ABB, poiché il ricalcolo dei frame dei robot doveva essere effettuato nell’ordine corretto. Quando si imposta una lastra per la prima volta, essa deve essere sabbiata per ricevere il minor numero possibile di dati indesiderati. La funzione MIL GMF si occuperà quindi di quasi tutti i disturbi nelle lastre di produzione. Le lastre vengono immesse nel sistema sporche, piene di ruggine e alcune di esse presentano molte marcature. Le funzioni GMF localizzeranno il foglio senza alcuna difficoltà. Non è dunque più necessario pulire (sabbiare) i fogli, perché la funzione GMF cercherà soltanto le informazioni a partire dalla lastra pulita (impostata).

La via del successo

Gli utenti di PathAdjuster beneficiano di una maggiore precisione, meno sprechi e un più rapido completamento del lavoro. L’implementazione dell’abbinamento di diversi modelli geometrici significa che il sistema è abbastanza flessibile nel collocare i fogli sul tavolo. “Indipendentemente dalla posizione”, spiega Dahlén, “il sistema troverà il foglio e lascerà che il robot faccia il suo percorso pre-programmato”.

“Il PathAdjuster è molto importante per diversi attori dell’industria automobilistica, perché può essere utilizzato per applicazioni di incandescenza, saldatura, tenuta e assemblaggio”, spiega Dahlén. Attualmente, sia Severt Maschinenbau che Skoda Auto (di proprietà di Volkswagen) hanno implementato il PathAdjuster nei loro processi di produzione. Anche altri attori chiave dell’industria automobilistica hanno espresso il proprio interesse per il sistema.