《電子技術應用》
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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
國際工業(yè)自動化網(wǎng)
摘要: 德國在國際市場上的一個優(yōu)勢領域是制造專用設備。在這種情況下,用于復雜制造過程的高度專業(yè)化設備即使在相對“昂貴”的生產(chǎn)地點德國也保住了不少工作崗位。實現(xiàn)競爭優(yōu)勢的主要因素是借助于視覺傳感器的自動化技術。
Abstract:
Key words :

  德國在國際市場上的一個優(yōu)勢領域是制造專用設備。在這種情況下,用于復雜制造過程的高度專業(yè)化設備即使在相對“昂貴”的生產(chǎn)地點德國也保住了不少工作崗位。實現(xiàn)競爭優(yōu)勢的主要因素是借助于視覺傳感器的自動化技術。


  對于以Untermünkheim-Kupfer(霍恩洛亞地區(qū))為基地的Beez Maschinenbau公司常務董事Rainer Beez來說,成功的公式很明確:專用設備制造中的創(chuàng)新意味著拋開陳舊的老路子,在電子領域里–尤其是關于傳感器技術的-找到智能解決方案,不是作為機械結(jié)構(gòu)的補充,而是完全合格的替換,在其功能上時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設備公司完成的用于4極和6極外部轉(zhuǎn)子帶24或36槽定子的紙絕緣機代表了一個很適當?shù)膶嵗?。這種設備的很大優(yōu)勢在于: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檢測定子鉆孔中導槽的位置。然后傳感器的分析裝置計算必要的轉(zhuǎn)角,并把它傳送給設備控制器,向夾持器發(fā)送脈沖。然后夾持器相應地轉(zhuǎn)動定子,使它在設備上就位。因此,不是用以前的個別逐件生產(chǎn),而是提供連續(xù)運行,可以無縫集成到進一步的生產(chǎn)過程中。

更短的循環(huán)時間
  與客戶密切合作研發(fā)設備:“我們的主要目標是大大減少循環(huán)時間,因此提高生產(chǎn)率,” 羅森伯格通風設備公司設備制造經(jīng)理JürgenGroBe-Gehling說。“關于技術實施方法,我們以完全開放的態(tài)度對待新的解決方案”。
  尤其是在專用設備的結(jié)構(gòu)中,Rainer Beez看到了視覺傳感器的許多可能的應用,或者簡化復雜的機械操作或者完全淘汰它們,就象,比如,部件的供應和處置一樣: “識別出為這些任務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別轉(zhuǎn)動和對準的中央鉆孔中的導槽


  已經(jīng)研制好的設備部分必須報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)省時間和節(jié)省成本的優(yōu)點看,這樣做是合理的。


  “比如占地面積小得多,與傳統(tǒng)的機械裝置相比,新設備的性能顯著增強,因為可以不使用用來在正確方向輸入定子的長傳送帶和旋轉(zhuǎn)張緊系統(tǒng)。多達15只定子可以以任意方向放置在一條簡單的傳送帶上。然后夾持器拾取定子,帶到光學傳感器處,使之觸發(fā),在僅停頓半秒鐘的時間內(nèi)通過導槽的位置確定并分析定子的精確旋轉(zhuǎn)。此外,傳感器也識別不同定子型式(有24或者36個槽),使之自動混合運行。
  由此獲得的生產(chǎn)率超過以前的解決方案若干倍: 用手動插入和移開定子的舊方法,循環(huán)時間約為3.5分鐘;對于完全繞好的定子,包括進給、定位和取出,新設備目前只需要35到40秒鐘(視型式而定)。同時,視覺傳感器也能夠自動檢查定子的質(zhì)量。如果它們不符合標準,它們“不會被認可”,因此會被丟棄。操作人員目視檢查可以快速知道出錯的位置。

易于設置和集成
  系統(tǒng)易于調(diào)試被認為是又一個決定性的優(yōu)點。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)絡的設置軟件在良好部件上形成系列。這也適用于攝像機和照明的最佳對準,在VS120情況下是組合在傳感器模塊中。除了兩個視野為 70 mm x 50mm(焦點距離12cm)和40mm x 30mm(焦點距離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)通常附加到堅固的鋁殼上,但也可以與攝像機頭分離。防護等級為IP65,傳感器頭最適合苛刻的工業(yè)用途,也能夠耐受機械應力,允許移動安裝(通過拖曳電纜)。
  圖像捕獲通過外部觸發(fā)器啟動。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個可序列、可貯存參數(shù)集之一以供參考。在三個控制輸出處提供檢查結(jié)果:
 OK: 基于特性識別的成序列的物體/樣品,匹配度大于或者相當于規(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20個部件,允許部件速度為每秒5000毫米以下(視物體而定)。然而,這種性能級別,甚至不接近目前的應用,工作所用的循環(huán)時間長得多,即使視覺傳感器考慮了“更快”的設備概念。
  這是專用設備制造的慣例,客戶在很大程度上規(guī)定了自動化技術。“對于我們來說,集成是最應該優(yōu)先考慮的事,因為我們無法負擔在不同系統(tǒng)上培訓我們員工的費用,更不用說為多種系統(tǒng)庫存?zhèn)浼?rdquo;, GroBe-Gehling解釋道,從西門子自動化與驅(qū)動集團優(yōu)先選擇更多產(chǎn)品。這樣,新設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)動器和各種軸電動機。
  除了最終用戶的要求外,這種集成也為設備制造商帶來很多好處。“對我而言,用控制器可以監(jiān)測設備中的所有零件是至關重要的,必要時,如果發(fā)生什么問題,能夠收到明確的信息。”

  從一個源進行集成: 除了傳感器外,其余控制器技術和驅(qū)動器也來自西門子的Simatic產(chǎn)品系列

 


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


  為此,需要協(xié)調(diào)的技術和編程中的自由度,許多預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強調(diào)說。

高眼界
  在設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,這是應用新技術的共同要求,因為合作雙方必須為之進行調(diào)整。
  盡管Beez Maschinenbau上市僅有約兩年時間,它已經(jīng)進行了充分的擴張,并且成功地樹立起專用設備、繞組技術和自動化技術專家形象。在這個過程中,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Simatic視覺傳感器的定子繞線機。“電子控制系統(tǒng)是設備制造業(yè)未來的關鍵,我個人確信從現(xiàn)在起10年后,不帶攝像機系統(tǒng)的設備將不再銷售,”常務董事Rainer Beez做出這樣的結(jié)論。

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