《電子技術(shù)應(yīng)用》
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通過(guò)圖像處理系統(tǒng)獲得更優(yōu)的質(zhì)量和性能
國(guó)際工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 德國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)上的一個(gè)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域是制造專(zhuān)用設(shè)備。在這種情況下,用于復(fù)雜制造過(guò)程的高度專(zhuān)業(yè)化設(shè)備即使在相對(duì)“昂貴”的生產(chǎn)地點(diǎn)德國(guó)也保住了不少工作崗位。實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的主要因素是借助于視覺(jué)傳感器的自動(dòng)化技術(shù)。
Abstract:
Key words :

  德國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)上的一個(gè)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域是制造專(zhuān)用設(shè)備。在這種情況下,用于復(fù)雜制造過(guò)程的高度專(zhuān)業(yè)化設(shè)備即使在相對(duì)“昂貴”的生產(chǎn)地點(diǎn)德國(guó)也保住了不少工作崗位。實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的主要因素是借助于視覺(jué)傳感器的自動(dòng)化技術(shù)。


  對(duì)于以Untermünkheim-Kupfer(霍恩洛亞地區(qū))為基地的Beez Maschinenbau公司常務(wù)董事Rainer Beez來(lái)說(shuō),成功的公式很明確:專(zhuān)用設(shè)備制造中的創(chuàng)新意味著拋開(kāi)陳舊的老路子,在電子領(lǐng)域里–尤其是關(guān)于傳感器技術(shù)的-找到智能解決方案,不是作為機(jī)械結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充,而是完全合格的替換,在其功能上時(shí)常引入全新的尺寸規(guī)格。
  Beez已為位于Künzelsau附近的羅森伯格通風(fēng)設(shè)備公司完成的用于4極和6極外部轉(zhuǎn)子帶24或36槽定子的紙絕緣機(jī)代表了一個(gè)很適當(dāng)?shù)膶?shí)例。這種設(shè)備的很大優(yōu)勢(shì)在于:西門(mén)子生產(chǎn)的視覺(jué)傳感器 SimaticVS120結(jié)合夾持系統(tǒng)保證了在注入絕緣紙之前定子的正確就位。
  在這種情況下,VS120檢測(cè)定子鉆孔中導(dǎo)槽的位置。然后傳感器的分析裝置計(jì)算必要的轉(zhuǎn)角,并把它傳送給設(shè)備控制器,向夾持器發(fā)送脈沖。然后夾持器相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)定子,使它在設(shè)備上就位。因此,不是用以前的個(gè)別逐件生產(chǎn),而是提供連續(xù)運(yùn)行,可以無(wú)縫集成到進(jìn)一步的生產(chǎn)過(guò)程中。

更短的循環(huán)時(shí)間
  與客戶密切合作研發(fā)設(shè)備:“我們的主要目標(biāo)是大大減少循環(huán)時(shí)間,因此提高生產(chǎn)率,” 羅森伯格通風(fēng)設(shè)備公司設(shè)備制造經(jīng)理JürgenGroBe-Gehling說(shuō)。“關(guān)于技術(shù)實(shí)施方法,我們以完全開(kāi)放的態(tài)度對(duì)待新的解決方案”。
  尤其是在專(zhuān)用設(shè)備的結(jié)構(gòu)中,Rainer Beez看到了視覺(jué)傳感器的許多可能的應(yīng)用,或者簡(jiǎn)化復(fù)雜的機(jī)械操作或者完全淘汰它們,就象,比如,部件的供應(yīng)和處置一樣: “識(shí)別出為這些任務(wù)提供的可能的視覺(jué)傳感器以后,我們向客戶展示可能性,共同決定采取這種方法。


  在半秒鐘之內(nèi),一切都清楚了:視覺(jué)傳感器 SimaticVS120 檢查將插入絕緣紙的定子的轉(zhuǎn)動(dòng)和質(zhì)量,一次完成!

  已完成、絕緣的定子本體:可以清楚地看到用于識(shí)別轉(zhuǎn)動(dòng)和對(duì)準(zhǔn)的中央鉆孔中的導(dǎo)槽


  已經(jīng)研制好的設(shè)備部分必須報(bào)廢并且完全重新建造,從這種概念節(jié)省空間、節(jié)省人力、節(jié)省時(shí)間和節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)看,這樣做是合理的。


  “比如占地面積小得多,與傳統(tǒng)的機(jī)械裝置相比,新設(shè)備的性能顯著增強(qiáng),因?yàn)榭梢圆皇褂糜脕?lái)在正確方向輸入定子的長(zhǎng)傳送帶和旋轉(zhuǎn)張緊系統(tǒng)。多達(dá)15只定子可以以任意方向放置在一條簡(jiǎn)單的傳送帶上。然后夾持器拾取定子,帶到光學(xué)傳感器處,使之觸發(fā),在僅停頓半秒鐘的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)槽的位置確定并分析定子的精確旋轉(zhuǎn)。此外,傳感器也識(shí)別不同定子型式(有24或者36個(gè)槽),使之自動(dòng)混合運(yùn)行。
  由此獲得的生產(chǎn)率超過(guò)以前的解決方案若干倍: 用手動(dòng)插入和移開(kāi)定子的舊方法,循環(huán)時(shí)間約為3.5分鐘;對(duì)于完全繞好的定子,包括進(jìn)給、定位和取出,新設(shè)備目前只需要35到40秒鐘(視型式而定)。同時(shí),視覺(jué)傳感器也能夠自動(dòng)檢查定子的質(zhì)量。如果它們不符合標(biāo)準(zhǔn),它們“不會(huì)被認(rèn)可”,因此會(huì)被丟棄。操作人員目視檢查可以快速知道出錯(cuò)的位置。

易于設(shè)置和集成
  系統(tǒng)易于調(diào)試被認(rèn)為是又一個(gè)決定性的優(yōu)點(diǎn)。Beez和GroBe-Gehling: Simatic視覺(jué)傳感器不需要編程,但是可以通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置軟件在良好部件上形成系列。這也適用于攝像機(jī)和照明的最佳對(duì)準(zhǔn),在VS120情況下是組合在傳感器模塊中。除了兩個(gè)視野為 70 mm x 50mm(焦點(diǎn)距離12cm)和40mm x 30mm(焦點(diǎn)距離8.5cm)的定焦鏡頭外,如果需要其它幀大小和距離,傳感器頭也有用于變焦距鏡頭的C-mount 適配器可用。照明(一只紅色發(fā)光二極管環(huán)閃爍)通常附加到堅(jiān)固的鋁殼上,但也可以與攝像機(jī)頭分離。防護(hù)等級(jí)為IP65,傳感器頭最適合苛刻的工業(yè)用途,也能夠耐受機(jī)械應(yīng)力,允許移動(dòng)安裝(通過(guò)拖曳電纜)。
  圖像捕獲通過(guò)外部觸發(fā)器啟動(dòng)。為此,分析裝置擁有觸發(fā)脈沖輸入。為了分析記錄的圖像,可以訪問(wèn)15個(gè)可序列、可貯存參數(shù)集之一以供參考。在三個(gè)控制輸出處提供檢查結(jié)果:
 OK: 基于特性識(shí)別的成序列的物體/樣品,匹配度大于或者相當(dāng)于規(guī)定的數(shù)值
 N_OK: 物體/樣品不符合特性,匹配度不大于或者相當(dāng)于規(guī)定的數(shù)值
 通過(guò)ProfibusDP輸入位置和旋轉(zhuǎn)角結(jié)果。
  SimaticVS120 的分析裝置每秒最多檢測(cè)20個(gè)部件,允許部件速度為每秒5000毫米以下(視物體而定)。然而,這種性能級(jí)別,甚至不接近目前的應(yīng)用,工作所用的循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)得多,即使視覺(jué)傳感器考慮了“更快”的設(shè)備概念。
  這是專(zhuān)用設(shè)備制造的慣例,客戶在很大程度上規(guī)定了自動(dòng)化技術(shù)。“對(duì)于我們來(lái)說(shuō),集成是最應(yīng)該優(yōu)先考慮的事,因?yàn)槲覀儫o(wú)法負(fù)擔(dān)在不同系統(tǒng)上培訓(xùn)我們員工的費(fèi)用,更不用說(shuō)為多種系統(tǒng)庫(kù)存?zhèn)浼?rdquo;, GroBe-Gehling解釋道,從西門(mén)子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)優(yōu)先選擇更多產(chǎn)品。這樣,新設(shè)備的操作員裝置是操作員面板和控制器,與Profibus兼容的SimaticS7-315-2 DP。從西門(mén)子產(chǎn)品中添加這種Simodrive系列驅(qū)動(dòng)器和各種軸電動(dòng)機(jī)。
  除了最終用戶的要求外,這種集成也為設(shè)備制造商帶來(lái)很多好處。“對(duì)我而言,用控制器可以監(jiān)測(cè)設(shè)備中的所有零件是至關(guān)重要的,必要時(shí),如果發(fā)生什么問(wèn)題,能夠收到明確的信息。”

  從一個(gè)源進(jìn)行集成: 除了傳感器外,其余控制器技術(shù)和驅(qū)動(dòng)器也來(lái)自西門(mén)子的Simatic產(chǎn)品系列

 


  以快六倍的速度前進(jìn):右面的傳送帶是紙絕緣機(jī)的原料緩沖器;左面是正被運(yùn)走的絕緣定子


  為此,需要協(xié)調(diào)的技術(shù)和編程中的自由度,許多預(yù)先配置的控制器根本不能提供,但是人們?nèi)匀槐仨殲椴槐匾呐渲酶跺X(qián)”, Rainer Beez強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

高眼界
  在設(shè)備制造者和加工者之間象Beez和羅森伯格這樣密切的合作自然是非同尋常的。盡管如此,這是應(yīng)用新技術(shù)的共同要求,因?yàn)楹献麟p方必須為之進(jìn)行調(diào)整。
  盡管Beez Maschinenbau上市僅有約兩年時(shí)間,它已經(jīng)進(jìn)行了充分的擴(kuò)張,并且成功地樹(shù)立起專(zhuān)用設(shè)備、繞組技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)家形象。在這個(gè)過(guò)程中,視覺(jué)傳感器已經(jīng)成為公司創(chuàng)新理念的永久組成部分,如在羅森伯格的后續(xù)工程中那樣,配備多個(gè)Simatic視覺(jué)傳感器的定子繞線機(jī)。“電子控制系統(tǒng)是設(shè)備制造業(yè)未來(lái)的關(guān)鍵,我個(gè)人確信從現(xiàn)在起10年后,不帶攝像機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備將不再銷(xiāo)售,”常務(wù)董事Rainer Beez做出這樣的結(jié)論。

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