EoW September 2012

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Technischer artikel
September 2012 78
Als zweiter Schritt erfolgte das Messen
auf einem streifkodierten Draht.
Für eine Trennung beider Farben
vom Rohsignal werden statistische
Methoden eingesetzt, da der Anteil an
Haupt- und Streifenfarbe im Scan-Feld
variiert. Bild 7 zeigt die detaillierte
Rohdarstellung L*a*b* eines Drahts
mit Hauptblau- und Hauptgrünstreifen.
Da sich die Drehgeschwindigkeit des
Längsdrahts ändert, kann die Verweilzeit
einer Farbe unter der Sensorposition
nicht vorhergesagt werden. Ein
„Drehmechanismus“ wurde eingesetzt um
eine regelmäßigere Drehung zu erreichen
und zu sichern, dass beide Farben ins
Scan-Feld innerhalb eines kürzeren
Zeitraums als die Alarmzeit kommen.
Mit einer sehr geringen Drahtgeometrie
(<1,5mm Durchmesser) und/oder mit
geringer Streifenbreite, selbst wenn die
Streifenposition sich in der Mitte des
Scan-Felds befindet, erfasst der Sensor
einen geringen Anteil an Hauptfarbe an
den Streifenrändern.
Das schränkt die Farbtrennung ein, da
mehr „Mischung“ zwischen der Haupt-
und der Streifenfarbe bei sehr geringen
Geometrien vorhanden ist.
Entsprechend Tabelle 2, diente die dritte
Einstellung dazu, eine deutliche Angabe
eines Streifenmangels zu erhalten. Um
diesen Mangel während der Produktion
zu erzwingen, wurde der Co-Extruder
für Streifen zirka 40 Sekunden lang
ausgeschaltet. Bild 8 zeigt das Ergebnis
als Rohdaten (wobei nur die Farbkanäle
a* und b* dargestellt werden): bei der
normalen Produktion, schwanken die
Werte zwischen Haupt- und Streifenfarbe.
Nachdem der Co-Extruder ausgeschaltet
wurde (bei 10 Sekunden auf dem
x-Maßstab), verschwand das Streifensignal
langsam hin zur Hauptfarbe gleichzeitig
zur Abnahme der Streifenbreite.
Nach zirka 5 Sekunden, bewegte
sich das Rohsignal nur innerhalb der
Hauptfarbentoleranzen. Der Co-Extruder
wurde bei zirka 50 Sekunden auf dem
x-Maßstab wieder eingeschaltet und das
Streifensignal fuhr in 5 Sekunden zur
normalen Bedingung hoch.
Die letzte Einstellung in der Tabelle 2
dient dazu den Streifen gegenüber dem
Hauptverhältnis zu prüfen. Da der Sensor
nur die Durchschnittsfarbe im Scan-Feld
erfasst, kann die Streifenbreite nicht direkt
gemessen werden.
Im Falle einer konstanten Längsdrehung
des Produkts, kann der Zeitraum von
Hauptfarbe tm und Streifenfarbe ts, der in
deren Toleranzzeitraum entstand, für eine
gewisse Zeit T integriert werden und das
sich ergebende Zeitverhältnis
sollte dem geometrischen Verhältnis
fast gleichen. Die ersten Tests unter
optimalen Bedingungen zeigten fast
zufriedenstellende Ergebnisse mit T>10s,
jedoch waren die Größen des Scan-
Felds, Jitter und Drehunregelmäßigkeiten
immer noch eine Herausforderung an die
Bewertung.
Aktuelle Vorrichtungs-
spezifikationen
und zukünftige
Entwicklungen
Die Benutzerschnittstelle der Vorrichtung
sollte für den Linienbediener ziemlich
einfach gesteuert werden können
ohne Einstellungsflexibilität oder
Detailinformationen zu verlieren, die
mit Inline-Drahtzentrierabmessungen
vergleichbar sind. Basierend auf ein IPC,
ist die Steuerung des Sensors völlig klar
für den Benutzer. Eine berührungslose
Messung reduziert die Gefahr einer
Sensorbeschädigung. Sehr oft ist der Draht
nicht völlig trocken während er durch die
Vorrichtung läuft. Das verursacht eine
Verunreinigung der Sensoroberfläche,
kann jedoch durch die Installation einer
permanenten Druckluft-Blaseinheit über
den Sensor gelöst werden. Um die Optik
während des Produktionsstarts/-stopps
und Blankdraht-Durchlauf zu schützen,
wird der Sensor in eine sichere Position
gebracht bis zur normalen Produktion. Der
Temperaturausgleich erfolgt automatisch.
Wie bereits erwähnt, werden die Farben
als relative Messung erfasst, daher
wird durch das System ein Teach-in für
alle Geometrie-/Farbkombinationen
gefordert. Dies erfolgt ein Mal nachdem
der Draht mit guten Ergebnissen bei
der Produktion läuft und der erfasste
Bezug für die weitere Produktion dieses
Drahttyps gespeichert werden kann.
Eine jegliche Anzahl an Rezepten kann
gespeichert werden. Bis heute ist die
Datenbank der Rezepte sehr einfach und
sollte Suchfunktionen bei der zukünftigen
Software einschließen.
Ein Anschluss an die SPS-Linie sollte
über einfache digitale 24V-Signale
(Signalzustand und Freigabe der
Vorrichtung) ermöglicht werden, wo
Störungsmeldungen im Rollenprotokoll
implementiert werden, wie z. B. Funk-
oder Durchmesserfehler oder mit einer
komplexeren Netzwerkkommunikation
über TCP/IP um Zugang zur Datenbank der
Rezepte zu haben oder um die Verbindung
mit dem Hostrechner zu unterstützen.
Bild 9 zeigt die Hauptbildschirmseite, in
der die wichtigsten Informationen für den
Linienbediener eingeschlossen sind. Auf
zusätzlichen Fenstern können weitere
Details angezeigt werden, wie getrennte
L*/a*/b*-Kanalmessung, verschiedene
Informationen zur Signalrückverfolgung
oder -tendenz. Für eine spätere
Bewertung, wird eine Teilprobe von
Rohdaten auf der IPC-Festplatte
gespeichert. Um von allen Bedingungen
der Produktionsbeleuchtung unabhängig
zu sein, wird das Scan-Feld gedeckt und
die Beleuchtung erfolgt durch eine interne
LED-Lichtquelle (siehe Bild 10, weißer
Richtungspfeil). Entsprechend einer
höheren Luminanzveränderung verglichen
mit a* und b*, sollte eine Änderung der
Gleichung (1) geprüft werden:
Während die Gleichung (1) eine „circular
error distribution“ (kreisförmige
Fehlerverteilung) darstellt, ist die
Änderung eine elliptische Verteilung mit
erhöhter Toleranz im L*-Kanal (für f > 1).
Die technischen Aspekte sind fast gelöst,
das Hauptziel ist nun die Verbesserung
der Vorrichtungsschnittstelle und
-handhabung. Dazu ist ein Feedback der
Unternehmen im Bereich Draht- und
Kabelherstellung erforderlich. Ein weiterer
Diskussionspunkt sollte die Kombination
von Streifen- und Hauptfarbe sein. Zum
Beispiel ist es schwer die Hauptfarbe rot
mit einem braunen Streifen zu trennen –
das gilt für eine automatische Vorrichtung
sowie für einen Linienbediener. Daher
handelt es sich nicht lediglich um ein
Problem derselben Farbmessung, sondern
um eine mögliche Verbesserung bei der
Qualitätskontrolle durch eine einfache
Neubestimmung der Farbpaare mit
hohem ∆ E. n
Literatur
[1] Edward H. Adelson, MIT, 1995
[2]
[3] Joint ISO/CIE Standard: CIE Colorimetry – Part 1-5,
ISO 11664-1··5 / CIE S014-1··5/E:2006-2007
[4] Masataka Okabe, Kei Ito (2008-02-15). Color blind
barrier free.
Gleichung (2)
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