Wykorzystanie kamery termowizyjnej optris przy produkcji części samochodowych

Grupa Jacob Plastics łączy w sobie różne obszary działalności i wiele firm. Każda z nich posiada wieloletnie doświadczenie w swojej branży. Dział korporacyjny Jacob Composite zajmuje się przetwarzaniem wzmocnionych włóknem termoplastycznych materiałów kompozytowych, np. dla przemysłu samochodowego. Firma Jacob oferuje wszystkie etapy produkcji od jednego dostawcy - od projektowania aż po opatentowane rozwiązania obejmujące produkcję.

Jeden ze znanych producentów samochodów zlecił firmie Jacob Composite produkcję lekkich elementów wykończeniowych, wykorzystywanych w branży motoryzacyjnej. Ich produkcja jest obecnie w toku.

Arkusze wykorzystywane w procesie termoformowania mają grubość od 3,3 do 3,7 mm i są wzmocnione włóknem szklanym. Plastikowe arkusze muszą zostać podgrzane przed uformowaniem w idealne elementy wykończeniowe. Proces ten odbywa się poprzez ogrzewanie górnego i dolnego pola grzejnika w maszynie do termoformowania.

Elementy plastikowe karoserii takie jak np. dysze wlotowe powietrza są formowane do swojego kształtu podczas procesu termoformowania. W następnym kroku część wykończeniowa jest cięta laserem i dopasowywana do określonego kształtu, zanim zostanie wysłana do klienta w celu ostatecznego montażu.

Optymalizacja całego procesu była głównym celem podczas produkcji pilotażowej w Jacob Composite. Pozostałe cele to także zapewnienie stabilnej produkcji seryjnej, zoptymalizowany czas cyklu produkcji, a także zminimalizowanie niedoborów w produkcji.

Podczas produkcji pilotażowej sporadycznie przepalano elementy wykończeniowe z powodu zbyt wysokich temperatur, ale także je marszczono z powodu zbyt niskiej temperatury. Największym wyzwaniem podczas całego procesu było stałe monitorowanie temperatury w celu regulacji i ponownego ustawiania grzejnika.

„Na początku zamontowaliśmy pirometry z każdej strony, co okazało się nieefektywne ze względu na różne temperatury w całym procesie podgrzewania materiałów. Zastanawialiśmy się również nad ustawieniem w rzędzie wszystkich pirometrów. Ale osiągnięcie wtedy średniej temperatury było bardzo trudne.” - mówi specjalista ds. badań i rozwoju w firmie Jacob Plastics GmbH.

Kamera termowizyjna optris PI okazała się idealnym rozwiązaniem. Ze względu na szeroki zakres mierzonej temperatury na większości arkusza wzmocnionego włóknem pojedyncze wartości, np. w zimnych i gorących miejscach lub wartości średnie i profil temperaturowy mogą być pokazane dla całej kształtowanej powierzchni.

Kamera termowizyjna optris PI z szerokokątnym obiektywem 64° jest instalowana w górnej i dolnej części ogrzewanego pola w maszynie do termoformowania. Aby pokryć obszar 400 x 300 mm wzmocnionego włóknem arkusza, kamera jest instalowana w odległości 300 lub 350 mm. Przód kamery został wystawiony na działanie otaczających ją temperatur do 350°C ze względu na bliskość systemu ogrzewania – jest to zbyt wysoki poziom dla kamery optris PI bez dodatkowej ochrony. Aby rozwiązać ten problem, kamera termowizyjna została umieszczona w płaszczu z chłodzeniem wodnym, a także wyposażona w odłączalną blachę z mosiądzu przed obudową (odbicie promieniowania cieplnego). Dzięki temu można zapewnić kamerze stałą temperaturę, która ją otacza wynoszącą 35–40°C. Oprogramowanie optris PI Connect służy do monitorowania temperatury wewnątrz kamery i zapewnia, iż jej maksymalna temperatura na poziomie 50°C nie zostanie przekroczona.

Ocena zebranych danych za pomocą samodzielnie stworzonego oprogramowania

Ocena danych temperaturowych odbywa się za pomocą oprogramowania optris PI Connect. Jest to rozbudowane oprogramowanie kamery na podczerwień, analizujące i dokumentujące temperatury oraz automatycznie kontrolujące procesy. Oprogramowanie gwarantuje funkcje wideo i migawkowe z częstotliwością do 120 Hz i oferuje wysoki stopień indywidualizacji obejmującej dostosowania do konkretnych potrzeb klienta.

W firmie Jacob Composite transfer danych odbywa się poprzez interfejs COM-Port do samodzielnie stworzonego interfejsu użytkownika. W procesie wykorzystano oprogramowanie opracowane przez firmę novo.design (Neustadt / Aisch). Wyszukuje ono nowych migawek obu kamer w określonych ramach czasowych. Jednocześnie obie te wartości temperatury są pobierane i zapisywane. Najważniejsze informacje są wyświetlane na wykresie temperatury. Pojawienie się alarmu ma miejsce, jeśli graniczny poziom temperatury został przekroczony. Aby to zapewnić, z góry określono maksymalną i minimalną temperaturę.

„Aby ułatwić pracę operatorowi maszyny, alarm pojawia się w wyskakującym okienku z odpowiednią instrukcją dla osoby odpowiedzialnej. W ten sposób możemy zagwarantować właściwą reakcję na alarm przy maszynie.” - mówi pracownik Jacob Composite.

Kamery są połączone z komputerem za pomocą interfejsu USB. Dodatkowym interfejsem kamery jest interfejs procesowy (PIF), przez który zewnętrzne sygnały wyzwalające mogą być wysyłane do kamery. Migawki mogą być uwalniane przez interfejs wyzwalacza poprzez sygnał napięciowy. Potrzebny sygnał pochodzi ze sterownika maszyny. Najnowsze migawki pojedynczych arkuszy plastikowych są wyświetlane w historii wyświetlania i są zapisywane w celu udokumentowania procesu.

Idealny czas cyklu produkcji, ograniczenie ilości wadliwych towarów

Optymalizacja produkcji pilotażowej poprzez niezawodne monitorowanie temperatury w celu regulacji emitera ciepła jest ważną zaletą kamery termowizyjnej optris PI dla Jacob Composite. Ze względu na zastosowanie optris PI podczas produkcji seryjnej elementów wykończeniowych, pojawiają się właściwe czasy cyklu produkcyjnego wynoszące obecnie 65 sekund, w oparciu o maksymalną możliwą moc cieplną. W ten sposób wzrośnie ilość wyjściowa produkowanych elementów i wydajność produkcji.

„Dotychczasowe niedobory produkcyjne zostały zmniejszone dzięki stałemu profilowi temperaturowemu” - wyjaśnia przedstawiciel firmy, zadowolony z poprawy.

Największą zaletą dla Jacob Composite jest zapewnienie wysokiej jakości swoich produktów. Wysokie wymagania jakościowe klientów mogą zostać spełnione dzięki idealnemu ustawieniu temperatury grzania, co skutkuje utrzymaniu klienta, a także zwiększeniu ilości zamówień.

Zapewnienie niezawodności produktów Optris

„Decyzja Jacob Composite w sprawie wykorzystania kamer optris PI była oczywista. Ponieważ pirometry zostały już z powodzeniem zastosowane w procesach gięcia w giętarkach, powrót do niezawodnych urządzeń Optris w nowej produkcji seryjnej wydawał się rozsądny.” - powiedział przedstawiciel firmy Optris GmbH. „Ważny był także szeroki asortyment produktów do pomiarów w podczerwieni, akcesoriów i oprogramowania naszej firmy.”

Optris oferuje nie tylko przemysłowe kamery termowizyjne (IP67, również wtyki przemysłowe), ale także ważne komponenty, takie jak płaszcze chłodzące lub proste integracje z maszynami za pośrednictwem interfejsu USB. Bezpłatne oprogramowanie do kamery i korzystanie z różnych interfejsów oprogramowania (COM-Port, DLL) do przekazywania istotnych danych do oprogramowania użytkownika, wpłynęły głównie na decyzję o zastosowaniu kamery optris PI.

Firma Jacob Composite chce również w przyszłości wykorzystywać produkty Optris. Zakup dodatkowej kamery optris PI do użytku mobilnego w firmie jest już planowany na kolejnej rok.

Źródło: Optris GmbH