Cunhagem de moedas: Detecção de ângulos precisos para estampagem de moedas

No bolso de todos: pequenas obras-primas de produção em massa de alta precisão

Estes são um dos poucos itens que levamos conosco todos os dias. Apesar da disseminação dos meios digitais de pagamento, as moedas ainda são uma reserva confiável em mercearias, quiosques, máquinas de bilhetes e parquímetros. Bilhões de moedas em dólar estão em circulação e cada uma precisa ser exatamente igual. Cada tipo de moeda deve exibir designs idênticos de cabeça e cauda, diâmetro, formato da borda e peso. Assim, cada cunhagem de uma moeda principal é um produto industrial em massa que deve operar com processos de alta precisão.

O desafio 

O diâmetro de cada moeda é especificado por um milésimo de polegada e seu peso em um milésimo de grama. Igualmente, os desenhos de cabeça e cauda precisam estar alinhados no mesmo ângulo. No processo de cunhagem, essas imagens são aplicadas a moedas em branco por matrizes com uma precisão de até 100 toneladas. Essas matrizes são cópias precisas de uma “placa principal”. Devido aos requisitos de alta precisão e alto desgaste dos moldes durante o processo de cunhagem, os moldes precisam ser substituídos com muita frequência - aproximadamente 50.000 vezes por ano nas principais operações de cunhagem. Portanto, automatizar o processo de fabricação e garantir a inserção correta das matrizes na máquina de estampagem é fundamental para maximizar o rendimento da produção de moedas.

Para garantir o ângulo de rotação correto entre as cabeças e a cauda na máquina de estampagem, uma retificadora marca uma pequena seção de cada uma das matrizes cilíndricas em um ângulo especificado em relação à orientação do desenho da moeda. Desta forma, as matrizes irão encaixar na máquina de estampagem em ângulo correto. O desafio está em reconhecer com precisão o ângulo real do desenho da moeda na matriz e fornecer o feedback correto, de modo que a matriz seja posicionada no ângulo reto na retificadora para a marcação precisa.

Além do desafio algorítmico de reconhecer o ângulo de projeto na matriz, o Sistema de Alinhamento também precisa suportar as condições ambientais adversas, úmidas e sujas da retificadora em aço CNC. A confiabilidade da operação 24 horas por dia, sete dias por semana sem falhas e medidas mínimas de manutenção também são necessárias.

A solução

A Artemis Vision desenvolveu um Sistema de Alinhamento para cunhagem de moedas que fornece a precisão necessária em condições ambientais difíceis e desafiadoras e é capaz de fazê-lo 24 horas por dia. Os projetistas de sistemas da Artemis criaram um sistema compacto de visão de máquina em um gabinete robusto, que inclui uma câmera FLIR Grasshopper3 com resolução de 2,3 MP e interface GigE Vision. Eles escolheram uma lente focal fixa para montagem C da Tamron com um anel de extensão, um PC e luz difusa para iluminar a área do eixo até a matriz.

A câmera usa o Sony Pregius IMX174, que fornece a alta faixa dinâmica necessária para lidar com a superfície brilhante da matriz. O Sistema de Alinhamento utiliza o FlyCapture SDK da FLIR para capturar um fluxo de vídeo contínuo que é pré-processado no PC. Em seguida, utilizando-se o software Visionscape da Microscan, o ângulo é reconhecido com uma precisão de menos de um décimo de grau. Os resultados são, então, enviados de volta à retificadora para girar a matriz da moeda em um ângulo preciso.

O modelo base do Sistema de Detecção de Ângulo mede apenas 5" x 12" e é projetado para operação 24/7. Além do Gigabit Ethernet, o sistema também possui RS-232, USB, RS-485 e I/OS digital como interfaces.

O que tem para o cliente?

O Sistema de Alinhamento resulta em uma produção mais rápida, moedas de maior qualidade e rendimento ideal. Há apenas uma pequena margem de erro permitida para a retificadora, portanto, as matrizes devem ser orientadas corretamente durante a prensagem para garantir que não sejam detectados defeitos nas moedas finais. As cunhagens podem ter um rendimento baixo, um tempo de inatividade prolongado e, portanto, incorrer em custos desnecessários devido a matrizes alinhadas incorretamente. Os defeitos podem ser difíceis de detectar manualmente, e não se pode esperar que os operadores identifiquem desvios mínimos no alinhamento todo o tempo. O Sistema de Alinhamento ajuda a corrigir esses problemas, identificando e corrigindo erros de alinhamento de forma eficiente e, consequentemente, com muito mais precisão do que o olho humano poderia fazer.

Por que a FLIR?

Tom Brennan, Presidente da Artemis Vision, selecionou a câmera Grasshopper3 GigE Vision da FLIR por várias boas razões, como explica: "Nós confiamos nos produtos da FLIR para este sistema porque, em campo, nós observamos pouquíssimas falhas ao longo de muitos anos. O Sistema de Detecção de Ângulo está embutido na máquina CNC, o que dificulta o acesso e suporte, por isso queremos poder depender do hardware. Entre os vários modelos de câmera GigE Vision da FLIR disponíveis, o sensor Sony Pregius IMX174 com tecnologia de obturador global de 2,3 MP e CMOS possui a alta faixa dinâmica que é importante para a qualidade da imagem e, portanto, fornece o reconhecimento preciso do ângulo necessário. Graças às interfaces de câmera GigE, a maior distância entre a máquina CNC com o Sistema de Detecção de Ângulo dentro e o computador pode ser facilmente conectada.”

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