Artikel Balluff GmbH

Vision Solutions BVS

Mit moderner Bildverarbeitung für Industrie 4.0 optimal aufgestellt

Für die die moderne, flexible Fertigung und die Herausforderungen von Industrie 4.0 bieten wir eine SmartCamera mit brillanten Bildern, einem durchdachten, einfachen Benutzer-Interface und der Möglichkeit, Daten nach eigenen Anforderungen weiterzuleiten.

Mit der SmartCamera individuelle Vorgaben einfach umsetzen

Tausendsassa SmartCamera

Die einfach bedienbare SmartCamera von Balluff ist die ideale Lösung, wenn vielfältige, anspruchsvolle Aufgaben in der industriellen Automatisierung mit zielgerichteten Werkzeugen schnell und flexibel zu lösen sind. Umfassend mit Kommunikationsschnittstellen ausgestattet erfolgt die Anbindung an die Produktionsumgebung komfortabel über standardisierte MSteckverbinder. Eine der Varianten besitzt zusätzlich einen IO-Link-Master-Port. Über ihn lassen sich zusätzlich IO-Link-Devices, -Sensoren und -Aktoren einfach anbinden. Die Kamera beinhaltet die komplette Oberflächensoftware. Der Zugriff erfolgt ortsunabhängig über gängige Webbrowser, die Bildverarbeitungssoftware läuft eigenständig in der Kamera und basiert auf der HALCON Funktionsbibliothek. Dies garantiert allgemein anerkannte Funktionsroutinen. Die Bedienung über die integrierte Benutzeroberfläche ist einfach und komfortabel. Die Ergebnisdaten lassen sich flexibel für die jeweilige Systemumgebung aufbereiten, komplette Prüfberichte einschließlich Bilder können für jede Inspektion auf einem FTP-Server im Netzwerk abgelegt werden.

Die leichte Handhabung der SmartCamera eröffnet ein vielfältiges Einsatzspektrum zur Bildverarbeitung nach individuellen Vorgaben. Daten können direkt an die Steuerung weitergeleitet werden. Intelligente Analysealgorithmen geben die Ergebnisse über die Schnittstelle und in dem Format aus, wie der Anwender sie benötigt. Durch die außerordentliche Flexibilität in der Bildverarbeitung ist aus den Daten jederzeit die optimale Wertschöpfung abzuleiten. Zur Sicherung des Profinet-Netzwerks ist es möglich, nur prozessrelevante Informationen zu übertragen und Steuer- und Bilddaten über ein separates Netzwerk weiterzugeben. Software, Handbücher und Diagnosefunktionen sind in der SmartCamera integriert und bei Bedarf jederzeit über die grafische Oberfläche abrufbar.

Flexible Anbindung an die Produktionsumgebung

Die SmartCamera ist als IO- oder Feldbus-Variante verfügbar. Und bietet eine standardisierte MVerbindungstechnik für alle Schnittstellen. Zusätzliches Plus: Über die IO-Link-Schnittstelle kann weitere Sensorik für die Gesamtlösung eingebunden werden.

Vorteile

• applikationsgerechte Informationen für unterschiedliche Netzwerke
• bedienfreundliche Benutzeroberfläche – ohne Softwareinstallation
• standardisierte MVerbindungstechnik für alle Schnittstellen
• über IO-Link weitere Sensorik in Lösung integrierbar
• industriegerechtes IPGehäuse – flexibel montierbar

Software, Handbücher und Diagnosefunktionen sind in der SmartCamera integriert und bei Bedarf jederzeit über die grafische Oberfläche abrufbar.

Balluff ermöglicht seit Jahren zuverlässige Produktkontrollen und effiziente Fertigungsprozesse. Unsere Lösungen sorgen für die moderne Informationsspeicherung und ein intelligentes Datenmanagement: ob zur Gewährleistung von Traceability oder zur zuverlässigen Fehlervermeidung.

Wiederholgenau

Für die zuverlässige, stabile Messung unabhängig von den Eigenschaften der Oberfläche wurden analoge optoelektronische Distanzsensoren BOD K entwickelt. Dahinter stehen die Time-of-Flight (TOFTechnologie und die große Wiederholgenauigkeit im Millimeterbereich.

Für hohe Auflagen

BOD K sind Ecolab-zertifiziert und in den Schutzarten IP und IPK verfügbar. Damit bieten sie eine hohe Dichtigkeit, sind medienbeständig und erfüllen so die hohen Auflagen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.

Augensicher

Durch ihre Laserklasse 1 ermöglichen diese optoelektronischen Distanzsensoren Sicherheit zum kleinen Preis.

Nutzen

• Laserklasse 1: vielfältiger Einsatz in der Automobil-Industrie
• zuverlässig positionieren unabhängig von Material und Oberflächeneigenschaften
• einfache und intuitive Bedienung des Sensors
• kompakte Bauweise und unkomplizierte Montage an der Anlage
• preiswerte Lösung für Positionierungsaufgaben in m-Messbereich

Anwendung

• Stapelhöhenvermessung von Metall- und Kunststoffteilen
• Positionierung von Robotern in der Automobilindustrie
• Durchmesserkontrolle bei Coils im Karosseriebau

Anlagen und Maschinen effizient betreiben

Alle Systeme der industriellen Automation sind auf eine zuverlässige und saubere Stromversorgung angewiesen. Balluff bietet leistungsstarke Netzgeräte für den Schaltschrank, die den störungsfreien und effizienten Betrieb von Anlagen sichern. Lange Betriebszeit – lange Lebensdauer Die ultrazuverlässigen Geräte gewährleisten den Schutz der empfindlichen Steuerelektronik. Sie halten Überlast und Überspannung stand. Mit MTBF (Mean Time Between Failure) bis zu . Stunden/ Jahre bleibt die Verfügbarkeit der Maschinen und Anlagen damit langfristig gewährleistet.

Im Metallgehäuse

Die breite Modellpalette im IP-Metallgehäuse oder Metall-/Kunststoffgehäuse bietet eine gut abgestufte Leistung in ein- und dreiphasiger Ausführung. Neben 24V stehen weitere Ausgangsspannungen zur Verfügung.

Ihre Vorteile

• komplettes Lieferprogramm – alles aus einer Hand
• Sicherheit bei Kurzschluss und Überlast in industriellen Umgebungen
• hohe Anlagenverfügbarkeit aller Geräte
• lange Lebenszeit für einen sicheren Betrieb
• umfangreiche Zulassungspakete für den globalen Einsatz

Besondere Features

• Parallel-/Einzelmodus: Wenn mehr Leistung erforderlich ist, können mehrere Einheiten im Parallelmodus kombiniert werden (bei den meisten Modellen)
• Einstellbarer Ausgang: Einstellung des Spannungsausgangs, um Verluste bei Verkabelung und verteilten Komponenten zu kompensieren
• Statusanzeige: LED für Gleichstrom (DC) EIN und Gleichstrom-LO-Anzeige (bei den meisten Modellen)
• Anschlüsse mit Berührschutz: Keine zusätzlichen Schutzeinrichtungen erforderlich
• Ready-Ausgang: Informiert das Steuersystem über die Betriebsbereitschaft des Netzgeräts (bei den meisten Modellen)
• Robuste DIN-Schienenmontage: CE-, UL/cUL-, CCC- und TÜV-Zulassungen

Zukunft der Metallbearbeitung: intelligente Produktion

„Connecting Systems For Intelligent Production“ lautete der Slogan der EMO-Messe in diesem Jahr. Mit dem Schwerpunkt trug die EMO bei, die Vorteile von Industrie 4.0 noch ein Stück greifbarer zu machen.

Die Basis für solche vernetzten Systeme, wie sie auf der EMO präsentiert wurden, bilden intelligente Sensoren wie das induktive Messsystem BIP. Es vereint das erprobte und zuverlässige induktive Wirkprinzip mit modernsten Anforderungen der Metallverarbeitung von morgen.

Mehrwert IO-Link

Neben den Produktvarianten mit Strom- und Spannungsausgängen ist das Messsystem auch mit dem Kommunikationsstandard IO-Link verfügbar. Dieser bietet entscheidende Vorteile beim Entwickeln und Konstruieren von Maschinen, bei der Montage und Inbetriebnahme von Anlagen sowie bei deren Reparatur und Wartung. IO-Link vereinfacht das Verkabeln, indem es parallele Verdrahtung ersetzt. Funktionsbausteine ermöglichen ein automatisches Parametrieren. Durch IO-Link kann der Anwender im Betrieb Diagnosen auf Feldebene durchzuführen, was Stillstandzeiten deutlich reduziert.

Kompakt und robust – Vielseitig einsetzbar

Das Messsystem ist auf engstem Raum einsetzbar. Die kleinsten Varianten messen Positionen bis 14 (bzw. 17) Millimeter. In der Metallbearbeitung sind dies Positionen an Werkzeugspindel, Spannzylinder und Werkzeugwechsler. Die verschiedenen Bauformen ermöglichen volle Flexibilität bei der Konstruktion. An Greifrobotern überwacht das Messsystem lineare Bewegungen und unterscheidet auf diese Art unterschiedliche Werkstücke. Hier werden Messbereiche bis 133 Millimeter realisiert.

Unverändert stabil zeigt sich das Messsystem in rauer Umgebung: sein vollvergossenes Gehäuse ist staubdicht und gegen zeitweiliges Untertauchen geschützt. Ein berührungsloses Messprinzip ermöglicht verschleißfreien Einsatz und damit eine lange Lebensdauer. Im Vergleich zu magnetischen Wirkprinzipien sind induktive Messsysteme verträglicher auf magnetische Interferenzen und garantieren somit genaues Wiederholen.

Werkzeugwechsel: Spannwege überwachen

Um in modernen Metall-Bearbeitungs-Zentren sichere Prozesse zu gewährleisten, überwacht der BIP-Sensor die Klemmmechanik: Ist das Werkzeug in der Spindel gespannt, nicht gespannt oder ist kein Werkzeug in der Spindel vorhanden (gespannt ohne Werkzeug)?

Eine rotierende Klemmmechanik stellt den Sensor vor keine Herausforderung: Er erkennt die Position eines metallischen Nockens, der mit vergleichbar wenig Aufwand und Platzbedarf in die Klemmmechanik integriert wird. Für ein reibungsloses Erkennen lassen sich drei Messbereiche einlernen.

Was ist Condition Monitoring...

... ,wie funktioniert es und wie kann ich ohne großen Aufwand ein grundlegendes Condition Monitoring System in meiner Produktion aufbauen?

Definition

Bei der Recherche nach einer allgemeingültigen Definition für Condition Monitoring bietet vor allem das Onlinelexikon des Elektronik Kompendium eine verständliche Übersicht.

Condition Monitoring bedeutet entweder kontinuierliche Zustandsüberwachung oder zustandsorientierte Instandhaltung. Das Ziel ist es, Zustände von Maschinen und Abläufen laufend zu erfassen, zu übertragen und auszuwerten.  Dabei werden kontinuierlich Daten erzeugt, entsprechend verarbeitet und übertragen. In größeren Condition Monitoring Systemen (CMS) müssen Daten global übertragen und zusammengeführt werden, was eine entsprechende Bandbreite voraussetzt. Ein spannender Punkt wird das neue 5G Netz werden, das in den nächsten Jahren in Deutschland aufgebaut werden soll – als „Ermöglicher“ des Industrial Internet of Things (IIOT).

Zurück zum Thema: Herkömmliche Inspektionen an Maschinen und Anlagen finden in regelmäßigen Zeitabständen statt. Das bedeutet entweder, eine Inspektion findet statt, obwohl eigentlich keine notwendig ist. Im umgekehrten Fall wäre eine Inspektion notwendig, doch mangels Kenntnis über den Zustand der Anlage findet keine statt. Mit dieser Methode werden weder langfristige Entwicklungen noch kurzfristige oder vorübergehende Ereignisse erfasst werden können.

Condition Monitoring hingegen erfasst Zustandsinformationen ständig und in Echtzeit. Es erlaubt das Aufzeichnen und die lückenlose Dokumentation von langfristigen und auch sprunghaften und transienten Zustandsänderungen. Eventuelle Ausfälle lassen sich frühzeitig erkennen und die Kosten gegenüber länger ausfallenden Anlagen reduzieren.

Klassische Messgrößen des Condition Monitoring sind Temperatur, Schwingung, Lage, Füllstand, Feuchtigkeit und Frequenz.

Condition Monitoring erlaubt die Wartung während des Betriebs einer Anlage, indem der Zustand der Anlage permanent überwacht wird. Dadurch, dass man Abschaltzeiten („Downtime“) minimiert, Personal bedarfsgerecht und gezielter einsetzen kann, werden in erheblichem Umfang Kosten eingespart.

Open Source vs. Proprietäre Software

CMS können auf verschiedene Weise umgesetzt werden. Die Lösungen lassen sich unterscheiden in proprietäre Lösungen, also an ein System oder Hersteller gebunden, und in Open Source Lösungen. Letztere ermöglichen die Zusammenstellung von Hard- und Software unterschiedlicher Anbieter. Vorteile dieser Open-Source Lösungen sind skalierbare Konzepte, große Auswahl an Herstellern und Komponenten sowie geringere Lizenzgebühren.

Der Kommunikationsstandard IO-Link unterstützt Open Source Lösungen. Mit IO-Link können unterschiedliche Prozessdaten aus der Sensorebene zur Auswerteeinheit transportiert werden.

Vom Sensor bis zur Visualisierung – Komponenten einer Condition Monitoring Applikation

Mit diesen Komponenten lässt sich bereits ein einfaches, lokales CM-System für Industrieanwendungen entwerfen:

1. Netzteil
   • BAE: Die intelligenten Heartbeat®-Netzgeräte von Balluff mit IO-Link-Schnittstelle errechnet anhand von Belastung und Laufzeit eine Lebensdauer, die an die Auswerteeinheit weitergeleitet wird. Anhand dieser Lebensdauer kann ein Netzteil zur Richtigen Zeit ausgetauscht und Maschinenstillstand vermieden werden.
2. Sensoren
   • BTL: Das Magnetostriktive Positionsmesssystem BTL misst selbst unter extremen Umgebungsbedingungen präzise. Mit dem BTL können beispielsweise Füllstände in Tanks gemessen werden. Via IO-Link werden die Positionsdaten im μm-Bereich übergeordneten Systemen bereitgestellt.
   • BOS: Der optoelektronische Multifunktionssensor BOS 21M ADCAP erfasst Betriebszustände, sammelt und verarbeitet Informationen und liefert über IO-Link weit mehr Daten als nur das reine Schaltsignal. Er erkennt dank eingebauter Diagnosefunktion Unregelmäßigkeiten wie Verschmutzung oder Frequenzunregelmäßigkeiten frühzeitig.
3. Feldbus-Modul
   • BNI: Die Balluff IO-Link Master mit Profinet und EtherNet/IP sammeln die Signale der Feldebene. Via UDP (User Datagram Protocol) können die Daten mit jedem Rechner im verbundenen Netzwerk ausgetauscht werden.
4. Recheneinheit
   • Raspberry Pi: Ein handelsüblicher Raspberry-Pi empfängt die Daten der Auswerteeinheit und verwertet diese weiter. Ebenso möglich ist die Anbindung an einen Personal Computer mit Windows Betriebssystem. Auf der Recheneinheit können die empfangenen Daten visualisiert und archiviert werden. Außerdem können weitere Visualisierungseinheiten und Sensoren angesteuert und parametriert werden.
5. Visualisierung 
   • Balluff Smartlight: Die Signalleuchte ist via IO-Link parametrierbar und eignet sich dank ihrer verschiedener Modi hervorragen zur Visualisierung von Zuständen.
   • Microsoft Excel: Mit dem wohl bekanntesten Tabellen-Kalkulationsprogramm lassen sich einfache Dashboards entwerfen. Mit Power Query können Daten vom IO-Link Master empfangen/angefordert werden.
   • NodeRed: Das grafische Entwicklungswerkzeug ermöglicht es, individuelle Dashboards nach dem Baukastenprinzip aufzubauen. NodeRed ist eine Open-Source Software. Der NodeRed-Server kann beispielsweise auf einem Raspberry Pi gestartet werden.

Eine Schritt für Schritt Anleitung für ein CMS mit IO-Link Komponenten und Microsoft Excel finden Sie auf unserem YouTube-Kanal.