《電子技術(shù)應(yīng)用》
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通過圖像處理系統(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)域是制造專用設(shè)備。在這種情況下,,用于復(fù)雜制造過程的高度專業(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)域是制造專用設(shè)備,。在這種情況下,用于復(fù)雜制造過程的高度專業(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來說,成功的公式很明確:專用設(shè)備制造中的創(chuàng)新意味著拋開陳舊的老路子,,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:西門子生產(chǎn)的視覺傳感器 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,,可以無縫集成到進(jìn)一步的生產(chǎn)過程中。

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。“關(guān)于技術(shù)實(shí)施方法,,我們以完全開放的態(tài)度對(duì)待新的解決方案”。
  尤其是在專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)中,,Rainer Beez看到了視覺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)榭梢圆皇褂糜脕碓谡_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)率超過以前的解決方案若干倍: 用手動(dòng)插入和移開定子的舊方法,,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視覺傳感器不需要編程,但是可以通過基于網(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(通過拖曳電纜),。
  圖像捕獲通過外部觸發(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,,即使視覺傳感器考慮了“更快”的設(shè)備概念。
  這是專用設(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)于我們來說,集成是最應(yīng)該優(yōu)先考慮的事,,因?yàn)槲覀儫o法負(fù)擔(dān)在不同系統(tǒng)上培訓(xùn)我們員工的費(fèi)用,,更不用說為多種系統(tǒng)庫存?zhèn)浼?rdquo;, GroBe-Gehling解釋道,,從西門子自動(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)器也來自西門子的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”,, Rainer Beez強(qiáng)調(diào)說,。

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,,并且成功地樹立起專用設(shè)備、繞組技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)專家形象,。在這個(gè)過程中,,視覺傳感器已經(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)備將不再銷售,,”常務(wù)董事Rainer Beez做出這樣的結(jié)論。

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