En la Casa de la moneda: detección de ángulo preciso para acuñado de monedas

En el bolsillo de todos: pequeñas obras maestras de producción en masa de alta precisión

Son uno de los pocos artículos que llevamos con nosotros todos los días. A pesar de la difusión de los medios digitales de pago, las monedas siguen siendo un respaldo confiable en las tiendas de abarrotes, quioscos, máquinas expendedoras y parquímetros. Miles de millones de dólares en monedas están en circulación y cada una tiene que ser exactamente igual. Cada tipo de moneda debe mostrar diseños idénticos de cara y cruz, diámetro, forma del borde y peso. Por lo tanto, cada casa de la moneda de una divisa importante es un productor industrial en masa y debe operar con procesos de alta precisión.

El desafío 

El diámetro de cada moneda se especifica con una precisión de una milésima de pulgada y su peso por una milésima de gramo. Igualmente, los diseños de cara y cruz deben alinearse en el mismo ángulo. En el proceso de acuñado, estas imágenes se aplican a las monedas en bruto mediante un molde con una presión de hasta 100 toneladas. Esos moldes son copias exactas de una "matriz principal". Debido a los requisitos de gran precisión y al alto desgaste de los moldes durante el proceso de acuñado, estos deben ser reemplazados con mucha frecuencia, aproximadamente 50.000 veces por año en las principales operaciones de acuñado. Por lo tanto, la automatización del proceso de fabricación y la correcta inserción de los moldes en la máquina de acuñado es clave para maximizar el rendimiento de la producción de monedas.

Para garantizar que el ángulo de rotación esté correcto entre los moldes de cara y cruz en la máquina de acuñado, una amoladora cierra una pequeña sección de cada uno de los moldes cilíndricos en un ángulo específico relativo a la orientación del diseño de la moneda. De esta manera los moldes se ajustan en la máquina de acuñado en el ángulo correcto. El desafío radica en reconocer con precisión el ángulo real del diseño de la moneda en el molde y proporcionar la retroalimentación correcta, de modo que el molde se coloque en el ángulo correcto en la amoladora para una incrustación precisa.

Además del desafío algorítmico de reconocer el ángulo de diseño en el molde, el Sistema de alineación también necesita soportar las condiciones ambientales adversas, húmedas y sucias de la amoladora de acero CNC. La confiabilidad en el funcionamiento sin fallas durante las 24 horas del día, los 7 días de la semana y las medidas de mantenimiento mínimas también son necesarias.

La solución

Artemis Vision ha desarrollado un sistema de alineación para casas de moneda que proporciona la precisión requerida en condiciones ambientales difíciles y desafiantes y es capaz de hacerlo sin parar. Los diseñadores de los sistemas de Artemis han creado un sistema de visión artificial compacto en un recinto resistente, que incluye una cámara FLIR Grasshopper3 con resolución de 2,3 MP y la interfaz GigE Vision. Eligieron un lente fijo Tamron con montura en C con un anillo de extensión, un PC y luz difusa para iluminar el área desde el eje hasta la matriz.

La cámara utiliza el sensor Sony Pregius IMX174, que proporciona el alto rango dinámico requerido para hacer frente a la superficie brillante del molde. El Sistema de alineación utiliza el FlyCapture SDK de FLIR para capturar un flujo continuo de video que preprocesa en la PC. Luego, utilizando el software Visionscape de Microscan, el ángulo se reconoce con una precisión de menos de 1/10 de grado. Los resultados se retroalimentan a la trituradora para hacer girar el molde de la moneda a un ángulo preciso.

El modelo base del sistema de detección de ángulo mide solo 5" x 12" y está diseñado para funcionar las 24 horas, los 7 días de la semana. Además de Gigabit Ethernet, el sistema también incluye RS-232, USB, RS-485 y E/S digitales como interfaces.

¿Cuál es el beneficio para el cliente?

El sistema de alineación permite una producción más rápida, monedas de mejor calidad y un rendimiento óptimo. Solo se permite un pequeño margen de error para la amoladora, por lo que los moldes deben estar orientados correctamente durante el prensado para garantizar que no se encuentren defectos en las monedas finales. Las casas de la moneda pueden tener bajo rendimiento, un tiempo de inactividad prolongado y, por lo tanto, incurrir en costos innecesarios debido a moldes alineados incorrectamente. Los defectos pueden ser difíciles de detectar manualmente, y no se puede esperar que los operadores detecten desviaciones mínimas en la alineación cada vez. El Sistema de alineación ayuda a corregir estos problemas identificando y corrigiendo de manera confiable los errores de alineación de manera eficiente y, en consecuencia, con mucha más precisión de la que el ojo humano podría lograr.

¿Por qué FLIR?

Tom Brennan, presidente de Artemis Vision, seleccionó la cámara Grasshopper3 GigE Vision de FLIR por varias buenas razones, y explica: "Confiamos en los productos FLIR para este sistema porque en el campo sufrimos muy pocas fallas durante muchos años. El Sistema de detección de ángulo está incrustado en la máquina CNC, lo que dificulta el acceso y el soporte, por lo que queremos poder depender del equipo. Entre los diversos modelos de cámaras GigE Vision disponibles de FLIR, el sensor Sony Pregius IMX174 con tecnología de obturación global de 2,3 MP y CMOS tiene un alto rango dinámico que es importante para la calidad de imagen y proporciona el reconocimiento preciso del ángulo necesario. Gracias a las interfaces de la cámara GigE, se puede puentear más fácilmente la distancia más larga entre la máquina CNC con el sistema de detección de ángulos en el interior y el ordenador".

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