Qué tan alto

La máquina etiquetadora funciona a una velocidad de hasta 1.000 unidades por minuto. El análisis de errores de esta máquina mediante grabaciones de alta velocidad con la cámara no habría sido posible sin la al mismo tiempo alta resolución de la imagen. Fuente: MIKROTRON

IZQUIERDA: Una gota de electrolito faltante cambia las características de la batería, contaminando las instalaciones de producción y aumentando los costos de mantenimiento. Los parámetros relevantes del proceso podrían optimizarse rápidamente con la ayuda de estudios en cámara lenta. En la imagen, las gotas son de color rojo. Fuente: MIKROTRON

DERECHA: La cámara tuvo que colocarse en un lateral. Desde esta perspectiva, las etiquetas sólo eran visibles como una delgada línea. En la grabación de alta velocidad, están marcados con un contorno rojo. Fuente: MIKROTRON

Cuando ocurren problemas en una línea de producción, la causa a menudo puede ser difícil o imposible de identificar. Los errores mecánicos pueden ocurrir tan rápidamente que es imposible que el personal intervenga antes de que se produzcan interrupciones, paradas o desperdicios. Cuando una línea produce a una velocidad de ciclo de, digamos, 100 piezas por minuto, el ojo y el cerebro humanos simplemente no pueden ver ni calcular qué está fallando.

Como consecuencia, en un momento u otro la mayoría de los operadores de plantas se enfrentarán a las mismas preguntas desconcertantes: ¿las fallas en la línea de producción son consecuencia del desgaste de herramientas o equipos, o de cambios en los productos u operadores en la línea, o en la necesidad de ajustar los parámetros operativos de la máquina? ¿O los objetivos de productividad simplemente no son realistas? La respuesta a menudo se puede encontrar mediante el uso de cámaras de grabación especializadas de alta velocidad.

A diferencia de las cámaras de procesamiento de imágenes, que las plantas utilizan como garantía de calidad para evitar la entrega de piezas defectuosas, el trabajo de las cámaras de alta velocidad es hacer visibles los procesos de producción, permitiendo a los operadores de la planta documentar fases específicas del proceso. El análisis detallado cuadro por cuadro de imágenes fotográficas puede identificar las causas de los problemas, lo que lleva rápidamente a soluciones que llevan la planta a los niveles de productividad planificados. En muchos casos, una investigación visual detallada resalta oportunidades para mejoras imprevistas en la eficiencia del proceso con el resultado de aumentar aún más la productividad.

Las cámaras de grabación de alta velocidad se utilizan ahora con éxito en una amplia variedad de industrias: sistemas de llenado para la producción de bebidas, prensas para el procesamiento de chapa, maquinaria de envasado para la producción de alimentos, sistemas de etiquetado farmacéutico, robots en la industria automovilística y muchos más. Para ver cómo, aquí compartimos tres ejemplos de experiencias del mundo real.

Cámaras para todas las condiciones.

Las plantas de producción pueden ser enormes y dividirse en muchas líneas y procesos diferentes, como moldeo, prensado, envasado, ensamblaje, prueba, etiquetado, triturado y recogida y colocación. Por lo general, se puede instalar una cámara de grabación de alta velocidad para monitorear cualquiera de estos procesos y, por lo general, se reubica de una estación a la siguiente, dondequiera que la línea de producción no esté funcionando como debería. Esto significa que las cámaras deben ser pequeñas, móviles y fáciles de configurar. El campo de visión de la cámara está determinado por la selección de la lente adecuada. Los sensores modernos permiten encontrar la combinación adecuada de resolución, altas velocidades de fotogramas y sensibilidad.

Las cámaras de grabación de alta velocidad utilizan un dispositivo de almacenamiento en anillo que, cuando está completamente lleno, se sobrescribe. Cuando ocurre un error en la línea de producción, la cámara recibe una señal (por una persona que observa el proceso, por un sensor conectado a la cámara o cuando la cámara detecta un cambio en el brillo de la imagen) y la grabación se guarda. El material de vídeo grabado hasta ese momento permanece en la memoria interna y puede descargarse a través de un puerto Ethernet a un ordenador, en muchos casos un portátil que se tiene cerca.

Alternativamente, las cámaras también están disponibles con una pantalla grande integrada donde los videos se pueden ver a través de una interfaz de pantalla táctil, editarlos, convertirlos y transferirlos a una tarjeta SD. Esto permite trabajar in situ sin ordenador. Las cámaras se pueden utilizar hasta cuatro horas sin conexión a la red eléctrica.

Permitiendo precisión de alta velocidad

En la industria farmacéutica, la producción y el envasado perfectos de los productos son absolutamente vitales, no sólo para la eficiencia económica de una planta sino también para cumplir con regulaciones estrictas; y, sin embargo, lograr que la maquinaria de producción funcione con una precisión impecable puede ser tan desafiante como en cualquier otra industria. El vidrio es a menudo el mejor material de embalaje, con sus propiedades químicas inertes y su capacidad para proteger los polvos o líquidos contenidos del ambiente externo, y se usa ampliamente para botellas, jeringas y ampollas, pero cuando los contenedores de vidrio viajan a lo largo de una producción en rápido movimiento línea, se pueden romper fácilmente. Es posible que caigan fragmentos de vidrio en la maquinaria de producción o, peor aún, que incluso entren en el propio medicamento en la línea de producción.

Una empresa líder que construye y vende sistemas de producción y envasado para la industria farmacéutica (así como para la industria cosmética y otras industrias asociadas) es Bausch + Ströbel, que opera internacionalmente desde su sede en Ilshofen, Alemania, 50 millas al noreste de Stuttgart. Los sistemas de Bausch + Ströbel fabrican ampollas, frascos y viales, jeringas, cartuchos y plumas de insulina. Sus máquinas producen hasta 1.000 objetos por minuto, funcionando rápido no sólo por eficiencia económica sino también porque en ciertos puntos del proceso de producción hay volantes que deben mantener velocidades de rotación específicas para desarrollar la fuerza centrífuga requerida. En tales condiciones, las ampollas con un cuello de sólo 6,5 mm de diámetro se llenan con agujas que entran y salen de ellas en sólo 1.146 milisegundos. Si la línea funciona incluso con la más mínima imprecisión, las ampollas son vulnerables a llenarse insuficientemente, llenarse demasiado (lo que resulta en espuma o salpicaduras) o romperse. Las cámaras de alta velocidad han permitido diagnosticar con precisión por qué se producen tales errores y los parámetros de la máquina pueden ajustarse en consecuencia.

En la siguiente etapa del proceso de producción, las ampollas pasan a una estación para sellarse y nuevamente están en riesgo. La tapa de la ampolla se calienta y se fija mediante una pinza, pero si la ampolla está demasiado lejos de la llama, el calentamiento tarda demasiado y si está demasiado cerca, el calor es demasiado fuerte y es posible que la ampolla no se selle correctamente. También en este caso, una cámara de alta velocidad ha permitido registrar los movimientos de la maquinaria a hasta 1.000 fotogramas por segundo y luego reproducirlos en cámara lenta, donde se pueden analizar con precisión, permitiendo reconfigurar los parámetros de la máquina según sea necesario.

Jonas Bastian Gumb, uno de los ingenieros de Bausch + Ströbel que ha trabajado con las cámaras, explica que también tienen otro propósito: “Como instalamos maquinaria de producción para los clientes, las cámaras nos permiten mostrarlas en cámara lenta. , cómo funcionan los sistemas. Les sorprende que se puedan ver con tanto detalle los procesos que tienen lugar en las máquinas”.

Captura de fallos cuadro por cuadro

Varta Consumer Battery, uno de los mayores productores de baterías del mundo, es otra empresa que se beneficia de las cámaras de alta velocidad. Las baterías de última generación de Varta funcionan significativamente mejor que las de sus rivales como resultado de un electrolito especialmente formulado, que se inyecta en la carcasa de la batería. El proceso de llenado requiere una dosificación precisa cuando solo se dispone de unas pocas centésimas de segundo, pero en la planta de la empresa en Dischingen, cerca de Múnich, en Alemania, a menudo había problemas con una gota de electrolito faltante que cambiaba las características de la batería y contaminaba la línea de producción. Esto provocaba rechazos de productos debido a fluctuaciones inaceptables en el rendimiento de las baterías individuales, lo que obligaba a costosos tiempos de inactividad por mantenimiento en la línea de producción.

Al realizar estudios en cámara lenta con cámaras de grabación de alta velocidad, fue posible ver cómo se debían ajustar los parámetros del proceso para que se pudieran cumplir los requisitos de alta calidad manteniendo un tiempo de ciclo muy corto. El ingeniero de proyecto Josef Graule lo explica: “Después de realizar sólo unos pocos registros a alta velocidad, pudimos seleccionar los chorros de llenado de tal manera que el proceso de llenado transcurriera sin molestas salpicaduras. Luego, la cámara nos proporcionó información que podíamos utilizar para reducir constantemente los cuellos de botella en el flujo de producción”. Durante el primer año, las investigaciones de más de 20 puntos del proceso de producción llevaron a un número considerable de optimizaciones.

El uso de cámaras también permitió la instalación en la fábrica de Varta de un punto de inspección de medición continua. Por primera vez se pudo montar con precisión un nuevo sistema de medición láser para el control de calidad, ya que un vídeo en cámara lenta reveló el punto exacto de las baterías en el que se debía realizar la medición y en qué punto se podía obtener la medición girando el sistema. a plena capacidad. La función de marca de tiempo integrada en la cámara, que se aplica a cada fotograma individual, permite calibrar los procesos al milisegundo.

Más que solo solucionar problemas disruptivos en la línea de producción, las cámaras de alta velocidad también pueden proporcionar información detallada sobre el comportamiento de la máquina que puede usarse para evitar que ocurran problemas en primer lugar. La eficiencia de la línea de producción y el control de calidad se benefician. Como dice Jonas Bastion de Bausch + Ströbel: “Tienes que comprobar por ti mismo cómo funcionan estas cámaras para apreciarlas plenamente. Mucha gente subestima su valor en la gestión de la planta y el control de calidad”.

Max Scholz es director de producto en MIKROTRON GmbH. Para obtener más información, comuníquese con Steve Ferrell, jefe de desarrollo comercial, al (858) 774-1176, [email protected] o visite www.mikrotron.de.