Alla zecca: rilevamento di angolazione preciso per il conio delle monete

Si trovano nelle tasche di ognuno di noi: piccoli capolavori di produzione di massa ad alta precisione

Sono uno dei pochi oggetti che portiamo con noi ogni giorno. Nonostante la diffusione dei metodi di pagamento digitali, le monete sono ancora necessarie in negozi, chioschi, biglietterie automatiche e parchimetri. Sono in circolazione miliardi di dollari in monete e queste devono essere tutte esattamente uguali. Ogni tipo di moneta deve avere dettagli identici su entrambe le facce, nonché stesso diametro, peso e forma del bordo. Inoltre, ogni zecca è un produttore industriale di massa e deve operare con processi ad alta precisione.

Problema 

Il diametro di ogni moneta è specificato in millesimi di centimetro e il peso in millesimi di grammo. Allo stesso modo, i dettagli su entrambe le facce devono essere allineati con la stessa angolazione. Nel processo di conio tali immagini vengono applicate su tondelli per monete tramite stampi con una pressione fino a 100 tonnellate. Questi stampi sono copie accurate di uno stampo originale. Per via dell'alta precisione richiesta e dell'usura elevata degli stampi nel corso del processo, gli stampi devono essere sostituiti molto di frequente, all'incirca 50.000 volte l'anno nelle principali operazioni di conio. Pertanto, l'automatizzazione del processo di produzione e l'accertamento del corretto inserimento degli stampi nel macchinario sono fondamentali per massimizzare il rendimento produttivo.

Per garantire l'angolo di rotazione corretto fra le due facce degli stampi nel macchinario, una smerigliatrice marca una piccola sezione di ognuno degli stampi cilindrici a un'angolazione specifica in relazione all'orientamento del disegno sulla moneta. In questo modo gli stampi si posizionano nel macchinario con l'angolazione corretta. La difficoltà sta nel riconoscere in modo accurato l'angolo reale del disegno della moneta sullo stampo e fornire il feedback corretto in modo che lo stampo venga posizionato con l'angolazione corretta nella smerigliatrice per la marca di precisione.

Oltre alla difficoltà algoritmica di riconoscere l'angolazione del disegno sullo stampo, il sistema di allineamento necessita anche di resistere alle condizioni ambientali difficili caratterizzate da sporcizia e umidità della smerigliatrice CNC in acciaio. È fondamentale un'affidabilità operativa 24/7 senza guasti; inoltre, le misure di manutenzione devono essere minime.

La soluzione

Artemis Vision ha sviluppato un sistema di allineamento per le zecche che fornisce l'accuratezza richiesta in condizioni ambientali difficili e in grado di farlo 24 ore su 24. Gli sviluppatori di Artemis hanno realizzato un sistema di visione compatto inserito in una custodia resistente, che include una telecamera Grasshopper3 FLIR con risoluzione 2.3 MP e interfaccia Vision GigE. Hanno scelto di utilizzare un obiettivo a focale fissa con attacco a C realizzato da Tamron con un anello di estensione, un PC e luce diffusa per illuminare l'area dall'albero allo stampo.

La telecamera utilizza il sensore Sony Pregius IMX174, che fornisce il range dinamico elevato richiesto per superare il problema costituito dalla superficie scintillante dello stampo. Il sistema di allineamento utilizza SDK FlyCapture FLIR per catturare un flusso video continuo che viene pre-elaborato sul PC. Poi, utilizzando il software Visionscape di Microscan, l'angolo viene riconosciuto con un'accuratezza di meno di un decimo di grado. Successivamente i risultati vengono inviati alla smerigliatrice per ruotare lo stampo a un'angolazione precisa.

Il modello di base model del sistema di rilevamento dell'angolazione misura appena 5“x12“ ed è progettato per operare 24/7. Oltre a Ethernet Gigabit, il sistema dispone anche di interfacce RS-232, USB, RS-485 e I/O digitali.

Quali sono i vantaggi per il cliente?

Il sistema di allineamento offre maggior velocità nella produzione, miglior qualità delle monete e resa ottimale. La smerigliatrice può avere un margine di errore ridotto, pertanto gli stampi devono essere orientati correttamente durante la pressatura per garantire l'assenza di difetti nelle monete al termine del processo. Il processo di conio può comportare scarsa resa, tempi di attesa lunghi e spese non necessarie per via dello scorretto allineamento degli stampi. I difetti possono essere difficili da rilevare senza l'utilizzo di un apposito sistema e non ci si può aspettare che gli operatori si accorgano ogni volta di ogni minima deviazione nell'allineamento. Il sistema di allineamento aiuta a correggere questi problemi identificando in modo affidabile e correggendo efficientemente gli errori nell'allineamento, in modo molto più accurato di quanto sia in grado di fare l'occhio umano.

Perché FLIR?

Tom Brennan, presidente di Artemis Vision, ha scelto la telecamera Grasshopper3 Vision GigE di FLIR per diverse buone ragioni, come ha spiegato: “Ci affidiamo ai prodotti FLIR per questo sistema perché nel corso di molti anni abbiamo sperimentato pochissimi insuccessi sul campo. Il sistema di rilevamento dell'angolazione è incorporato nel macchinario CNC, che rende difficile l'accesso e il supporto; pertanto dobbiamo poterci fidare dell'hardware. Fra i diversi modelli di telecamera Vision GigE resi disponibili da FLIR, il sensore Sony Pregius IMX174 con 2.3 MP e tecnologia CMOS con otturatore globale ha un range dinamico elevato, un fattore importante per la qualità delle immagini; pertanto fornisce un riconoscimento accurato dell'angolazione necessaria. Grazie all'interfaccia GigE, la distanza maggior distanza fra il macchinario CNC con il sistema di rilevamento dell'angolazione all'interno e il computer può essere facilmente superata.”

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