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Schnelle Echtzeit-Kommunikation

Intelligente Kameras mit Powerlink für Textilmaschinen

Den Maschinenbau im Bereich der Textilbranche prägen drei Trends, die die Liba Maschinenfabrik GmbH bereits in ihren Maschinen umgesetzt hat. Das Maschinenbau-Unternehmen hat die Prozesssicherheit von Textilmaschinen gesteigert, den Rohstoffverbrauch gesenkt und die Qualitätssicherung vereinfacht. Grund für diesen Erfolg sind intelligente Kameras mit integrierter Powerlink-Schnittstelle.
Durch die Technologiepartnerschaft von B&R und Cognex ist die Einbindung von intelligenten Kameras in die Maschinenarchitekturen deutlich einfacher geworden. So stehen inzwischen intelligente Kameras aus der Produktfamilie In-Sight 7000 mit Powerlink-Schnittstelle zur Verfügung. Die Produktintegration des Powerlink-Standards in das Kommunikationspaket Cognex Connect und der Kameras in Automation Studio, ermöglicht es, Bildverarbeitungssysteme in die Powerlink-Kommunikation sowie an B&R-Steuerungen anzubinden. Die Kameras sind über Powerlink vollständig in das System integriert. Durch den hohen Grad der Integration ist für den Benutzer kein Unterschied zwischen B&R-Komponenten und Cognex Vision zu erkennen. So wird z.B. die Kamera direkt von der Steuerung mit Firmware und den entsprechenden Parametern versorgt. Da zudem Standard-Ethernet-Protokolle problemlos über Powerlink übertragen werden können, ohne dabei den zyklischen Datenverkehr und das Echtzeitverhalten zu beeinflussen, lassen sich die Kameras auch ohne separate Ethernet-Schnittstelle mit dem PC-Konfigurationstool In-Sight Explorer konfigurieren und Bilder abrufen. „Für uns hat diese Integration den konkreten Vorteil, dass wir in unseren Maschinen, die alle mit Steuerungen auf Basis von B&R-Technik ausgerüstet werden, nur Powerlink als Kommunikationsbus brauchen und so den Verdrahtungsaufwand minimal halten können“, sagt Wolfgang Jahn, der bei Liba für die Steuerungstechnik zuständig ist. „Dies und die Tatsache, dass der Bus deterministisch ist, sind die Hauptgründe, warum wir uns für Bildverarbeitungssysteme auf Basis der In-Sight-Kameras mit Powerlink-Schnittstelle entschieden haben. Empfehlungen von Kunden haben uns darin noch zusätzlich bestärkt.“

Erkennung schadhafter Nadeln

Mit der Entwicklung von drei neuen Bildverarbeitungslösungen auf Basis von In-Sight-7000-Kameras mit Powerlink-Schnittstelle hat Liba sich Wettbewerbsvorteile geschaffen. Hiervon profitiert u.a. ein namhafter Automobilhersteller, der auf einer weiterentwickelten Kettenwirkmaschine mit multiaxialem Schusseintrag Gelege herstellt, die anschließend zu Karosserieteilen weiterverarbeitet werden. Die Maschine schneidet dazu Carbonfaser-Tapes von Rollen ab und legt sie zu Schichten mit unterschiedlicher Faserausrichtung (multiaxial) zusammen. Die Tape-Stücke werden dabei zum Fixieren an ihren Enden in zwei Ketten mit Nadeln eingelegt. Diese übernehmen den Transport des zwischen 50 und 150″ breiten Geleges durch die etwa 35m lange Anlage. Die Schichten werden anschließend vernäht. Danach wird der Rand des Geleges abgeschnitten. Die Ware wird aufgerollt und der in den Nadeln zurückbleibende Abfall abgesaugt. Ein BV-System pro Transportkette überwacht am Anfang der Maschine den Zustand jeder vorbeilaufenden Nadel und erkennt nicht nur verbogene, abgebrochene und fehlende Nadeln, sondern auch Verschmutzungen. Die Auswertung der aufgenommenen Bilder übernimmt eine Kamera vom Typ In-Sight 7200. Erkennt sie einen Fehler, übermittelt sie eine entsprechende Meldung inklusive Fehlerart an die zentrale Maschinensteuerung, die die Maschine stoppt. „Schadhafte Nadeln wurden in der Vergangenheit meist mehr oder weniger zufällig durch den Maschinenbediener oder durch die Qualitätssicherung des Maschinenbetreibers entdeckt“, so Rainer Seuß, der bei Liba für die Multi-axialtechnik verantwortlich ist. „In der Regel ließ es sich nicht vermeiden, dass schon viele Meter fehlerhaftes Gelege produziert wurden, bevor das Problem bemerkt wurde.“ Nun werden beschädigte oder verschmutzte Nadeln vom BV-System zuverlässig nach höchstens einem Umlauf der Kette erkannt. Somit wird nicht nur der Ausschuss verringert, sondern es wird ein Zusatznutzen generiert, wie Jan Märtin, Entwicklungs- und Konstruktionsleiter bei Liba, deutlich macht: „Der Bediener muss im Fehlerfall nicht mehr nach der betroffenen Stelle suchen, was bei einer Kettenlänge von rund 80m einige Zeit in Anspruch genommen hat. Darüber hinaus weisen verbogene oder sogar abgebrochene Nadeln auf Probleme der Maschine hin“, so Märtin weiter, „darauf kann nun schneller reagiert werden.“

BV- statt Lichttaster- Messsystem

Beim zweiten von Liba entwickelten BV-System, mit dem ab sofort jedes Endlosschusseintragssystem ausgestattet wird, stand dagegen von Anfang an die Prozesssicherheit im Vordergrund. Die Herausforderung dabei: Die exakte Position der Nadeln lässt sich wegen der Toleranzen in der langen Kette nicht ohne weiteres vorhersagen. Die Aufgabe war es daher zu gewährleisten, dass in jede Nadelgasse (der Bereich zwischen zwei benachbarten Nadeln) ein Faden eingebracht wird. Dazu ermittelt eine intelligente Kamera vom Typ In-Sight 7200, wo der Faden in der Nadelgasse einläuft. Das Messergebnis wird an die zentrale Maschinensteuerung via Powerlink übermittelt. So wird die Position des Eintragssystems bei Bedarf im nächsten Durchlauf entsprechend nachgeregelt, damit der Faden wieder in der Mitte (± zehn Prozent) zu liegen kommt. „Für diese Positionierung ist die Echtzeitfähigkeit von Powerlink unabdingbar“, erklärt Jahn. Das neue BV-System löst ein Lichttaster-Messsystem ab, das bisher in den Endlosschusseintragssystemen von Liba Verwendung fand. „Der größte Nachteil lag darin, dass der Lichttaster kontaktbehaftet zwischen zwei Nadeln durchschwingen musste und Kollisionen mit den Nadeln nicht ausgeschlossen werden konnten.“ Die unvermeidliche Folge eines Zusammenstoßes waren bisher eine Zerstörung des Messsystems und ein Stillstand der Maschine.

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