Eine High-Speed-Kamera hilft Maschinenbauern und Anwendern mit präzisen Videoanalysen bei der effizienten Fehlersuche und minimiert dadurch teure Ausfallzeiten. Geschwindigkeiten von bis zu 1.000 Bildern pro Sekunde ermöglichen selbst bei sehr schnellen Vorgängen eine zielgerichtete Analyse.

Es ist der Albtraum jedes Anlagenbetreibers: Wenn in einer Fertigungsanlage Hunderte oder sogar Tausende Teile fehlerfrei vom Band laufen, und dann wie aus dem Nichts Ausschuss produziert wird und die Fehlerursache nicht erkennbar ist. Liegt es an Temperaturschwankungen im Prozess, an Abweichungen bei den verwendeten Rohkomponenten, an Abnutzungserscheinungen von Werkzeugen, an Bedienfehlern oder ist das Automatisierungssystem schlicht nicht für alle Eventualitäten ausgelegt? Die Suche nach den tatsächlichen Gründen unregelmäßig auftretender Fehler kann langwierig sein und kostet nicht nur Zeit und Nerven, sondern bei langen Stillstandszeiten auch viel Geld.

„In vielen Fällen wird die Detektion der Fehlerursache bei solchen Prozessen dadurch erschwert, dass sich der Ursprung der Störung an einer unzugänglichen Stelle der Anlage befindet oder die Produktionsgeschwindigkeiten zu hoch für das menschliche Auge sind“, weiß Christoph Siemon, Director für Sales und R&D des Friedberger Bildverarbeitungsunternehmens Imago Technologies. Herkömmliche Video- oder Bildaufnahmesysteme zur vorsorglichen Erfassung der Abläufe an kritischen Stellen eignen sich nicht für eine effiziente Fehlersuche, da die damit erzeugten Datenmengen enorm groß sind und die aussagekräftigen Sequenzen nur einen minimalen Anteil davon ausmachen.

Fehleraufnahme zum richtigen Zeitpunkt

Eine effektive Lösung bietet Imago mit der High-Speed-Kamera Industrial DashCam 1000 an. Das Video-System kann ohne Eingriff in den Prozess in bestehende Anlagen integriert werden und erlaubt eine Trigger-basierte Aufzeichnung von Vorgängen, anhand derer Anwender eine zielgerichtete Fehleranalyse durchführen können. Die Kamera nimmt bei einer Auflösung von 1.216 x 680 Pixeln Videodaten mit einer Frequenz von 1.000 Bildern pro Sekunde auf und schreibt diese fortlaufend in einen Ringspeicher, der einen Zeitraum von 10 Sekunden erfasst. Sobald die Anlage einen Fehler erkennt und ein entsprechendes Signal an die Industriekamera schickt, kann die zuletzt aufgezeichnete Sequenz zur Suche nach den Ursachen verwendet werden.

Die Vorteile erklärt Siemon: „Die Industrial DashCam 1000 ist aufgrund ihrer Bildfrequenz von 1.000 Bildern pro Sekunde für die Analyse schneller Abläufe bestens gerüstet. Die intelligente Bildspeicherung sorgt trotz der hohen Datenmengen dafür, dass nur die relevanten Informationen komprimiert gespeichert werden. Dies sorgt auch dafür, dass Anwender bei der Fehleranalyse nicht endlos Zeit mit der Prüfung von wenig aussagekräftigem Videomaterial verschwenden müssen. Zudem spart diese Vorgehensweise Speicherplatz und reduziert somit die Kosten für die ansonsten benötigte Hardware.“

Eine weitere Stärke des Imago-Systems ist seine kompakte Bauweise von 56 x 119,5 x 30 mm, die eine Installation an nahezu jeder Stelle einer Anlage zulässt. „Dieses High-Speed-Videosystem kann per Plug-and-Play auch von Mitarbeitern in Betrieb genommen werden, die keine Spezialisten im Bereich der Bildverarbeitung sind“, so Siemon.

Für Maschinenbauer, deren Anlagen weltweit im Einsatz sind, bietet die High-Speed-Kamera zusätzliches Potential. Durch die Option einer Remote-Anbindung des Systems können Experten in der Unternehmenszentrale fehlerhafte Abläufe anhand der aufgenommenen Videos zeitnah und ohne aufwendige Reisetätigkeiten analysieren, ganz gleich, auf welchem Kontinent die jeweilige Maschine steht.

Zwei Anwendungsbeispiele

Die Industrie-Kamera ist nicht an bestimmte Anwendungsfelder gebunden, sondern kann theoretisch in allen Anlagen eingesetzt werden, bei denen Produkte oder Materialien bewegt werden. Siemon nennt als eines von vielen möglichen Anwendungsszenarien Maschinen in der Verpackungsindustrie, auf denen Folien hergestellt oder verarbeitet werden: „Die Gefahr von sporadischen Folienabrissen ist in solchen Anlagen umso größer, je dünner das Verpackungsmaterial ist und je schneller es im Prozess bewegt wird. Reißt bei solchen Vorgängen zum Beispiel aufgrund minderwertiger Folienqualität oder Maschinen-Verschleiß eine Folie, so führt das meist zu einem längeren Stopp, um Folienreste zu beseitigen, den Fehler zu finden und die Anlage wieder in Gang zu bringen.“

Als zweites Anwendungsbeispiel nennt der operative Geschäftsleiter von Imago das Thema effiziente Maschinenparametrierung. Unternehmen stehen oft vor der Herausforderung, dass häufige Produkt- und Chargenwechsel bei kleiner werdenden Losgrößen zu mehr Ausschuss führen. So müssen beispielsweise in der Verpackungsindustrie Produkt und Verpackung synchron laufen. Die Vielfalt an Verpackungsformaten nimmt jedoch zu, was die Parametrierung der Maschinen erschwert. Dieses Problem zeigt sich unter anderem bei der Produktion und Verpackung von Schokoriegeln: Jeder Riegel wird einzeln in Folie verpackt und dann gemeinsam in einer größeren Verpackung, wie einer Pappschachtel oder einem Multipack, verkauft. Mit der Industrial DashCam 1000 bekommen Konstrukteure eine leistungsfähige Lösung an die Hand, um die Synchronisation und Parametrierung zu überprüfen, reibungslose Abläufe zu gewährleisten und so am Ende Ausschuss zu reduzieren.

Serienmaschinenbauer als Zielkunden

Bereits im Jahr 2021 hatte Imago Technologies ein Produkt vorgestellt, das auf demselben Funktionsprinzip basierte. Die damalige Industrial DashCam stellte Anwendern eine Full-HD-Aufzeichnung mit 60 Bildern/Sekunde zur Verfügung, die bei reduzierter Auflösung auf eine Aufnahmegeschwindigkeit von über 100 Bildern/Sekunde gesteigert werden konnte. „Der jetzt vorgestellte Nachfolger schafft nun die Basis, auch deutlich schnellere Prozesse aufzuzeichnen und exakte Analysen im Fehlerfall durchzuführen“, betont Siemon. „Die erzielbaren Geschwindigkeiten hängen auch bei diesem System von der voreingestellten Auflösung ab. So kann die Industrial DashCam 1000 beispielsweise auch 1.133 Bilder/Sekunde aufnehmen, wenn die Auflösung auf einen Bereich von 1.048 x 600 Pixeln reduziert wird. Andere Geschwindigkeiten lassen sich durch Einschränkungen der Auflösung oder des jeweils benötigten Ausschnitts einstellen.“

Insbesondere für Serienmaschinenbauer, die baugleiche oder ähnliche Anlagen in größerer Stückzahl produzieren und für die die Erkennung der Fehlerursachen bei schnellen Abläufen ein wichtiger Aspekt ist, stellt die High-Speed-Kamera somit ein leistungsstarkes Werkzeug für die Optimierung von Maschinenprozessen dar.