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用视觉改良你的生产- 通过图像处理系统获得更优的质量和性能

德国在国际市场上的一个优势领域是制造专用设备。在这种情况下,用于复杂制造过程的高度专业化设备即使在相对“昂贵”的生产地点德国也保住了不少工作岗位。实现竞争优势的主要因素是借助于视觉传感器的自动化技术。

对于以Untermünkheim-Kupfer(霍恩洛亚地区)为基地的Beez Maschinenbau公司常务董事Rainer Beez来说,成功的公式很明确:专用设备制造中的创新意味着抛开陈旧的老路子,在电子领域里–尤其是关于传感器技术的-找到智能解决方案,不是作为机械结构的补充,而是完全合格的替换,在其功能上时常引入全新的尺寸规格。

Beez已为位于Künzelsau附近的罗森伯格通风设备公司完成的用于4极和6极外部转子带24或36槽定子的纸绝缘机代表了一个很适当的实例。这种设备的很大优势在于:西门子生产的视觉传感器 SimaticVS120结合夹持系统保证了在注入绝缘纸之前定子的正确就位。

在这种情况下,VS120检测定子钻孔中导槽的位置。然后传感器的分析装置计算必要的转角,并把它传送给设备控制器,向夹持器发送脉冲。然后夹持器相应地转动定子,使它在设备上就位。因此,不是用以前的个别逐件生产,而是提供连续运行,可以无缝集成到进一步的生产过程中。

更短的循环时间

与客户密切合作研发设备:“我们的主要目标是大大减少循环时间,因此提高生产率,” 罗森伯格通风设备公司设备制造经理JürgenGroBe-Gehling说。“关于技术实施方法,我们以完全开放的态度对待新的解决方案”。

尤其是在专用设备的结构中,Rainer Beez看到了视觉传感器的许多可能的应用,或者简化复杂的机械操作或者完全淘汰它们,就象,比如,部件的供应和处置一样: “识别出为这些任务提供的可能的视觉传感器以后,我们向客户展示可能性,共同决定采取这种方法。

在半秒钟之内,一切都清楚了:视觉传感器 SimaticVS120 检查将插入绝缘纸的定子的转动和质量,一次完成! 已完成、绝缘的定子本体:可以清楚地看到用于识别转动和对准的中央钻孔中的导槽

目视检查发现一切良好:对准的定子本体在绝缘工位

已经研制好的设备部分必须报废并且完全重新建造,从这种概念节省空间、节省人力、节省时间和节省成本的优点看,这样做是合理的。

“比如占地面积小得多,与传统的机械装置相比,新设备的性能显著增强,因为可以不使用用来在正确方向输入定子的长传送带和旋转张紧系统。多达15只定子可以以任意方向放置在一条简单的传送带上。然后夹持器拾取定子,带到光学传感器处,使之触发,在仅停顿半秒钟的时间内通过导槽的位置确定并分析定子的精确旋转。此外,传感器也识别不同定子型式(有24或者36个槽),使之自动混合运行。

由此获得的生产率超过以前的解决方案若干倍: 用手动插入和移开定子的旧方法,循环时间约为3.5分钟;对于完全绕好的定子,包括进给、定位和取出,新设备目前只需要35到40秒钟(视型式而定)。同时,视觉传感器也能够自动检查定子的质量。如果它们不符合标准,它们“不会被认可”,因此会被丢弃。操作人员目视检查可以快速知道出错的位置。

易于设置和集成

系统易于调试被认为是又一个决定性的优点。Beez和GroBe-Gehling: Simatic视觉传感器不需要编程,但是可以通过基于网络的设置软件在良好部件上形成系列。这也适用于摄像机和照明的最佳对准,在VS120情况下是组合在传感器模块中。除了两个视野为 70 mm x 50mm(焦点距离12cm)和40mm x 30mm(焦点距离8.5cm)的定焦镜头外,如果需要其它帧大小和距离,传感器头也有用于变焦距镜头的C-mount 适配器可用。照明(一只红色发光二极管环闪烁)通常附加到坚固的铝壳上,但也可以与摄像机头分离。防护等级为IP65,传感器头最适合苛刻的工业用途,也能够耐受机械应力,允许移动安装(通过拖曳电缆)。

图像捕获通过外部触发器启动。为此,分析装置拥有触发脉冲输入。为了分析记录的图像,可以访问15个可序列、可贮存参数集之一以供参考。在三个控制输出处提供检查结果:

OK: 基于特性识别的成序列的物体/样品,匹配度大于或者相当于规定的数值

N_OK: 物体/样品不符合特性,匹配度不大于或者相当于规定的数值

通过ProfibusDP输入位置和旋转角结果。


SimaticVS120 的分析装置每秒最多检测20个部件,允许部件速度为每秒5000毫米以下(视物体而定)。然而,这种性能级别,甚至不接近目前的应用,工作所用的循环时间长得多,即使视觉传感器考虑了“更快”的设备概念。

这是专用设备制造的惯例,客户在很大程度上规定了自动化技术。“对于我们来说,集成是最应该优先考虑的事,因为我们无法负担在不同系统上培训我们员工的费用,更不用说为多种系统库存备件了”, GroBe-Gehling解释道,从西门子自动化与驱动集团优先选择更多产品。这样,新设备的操作员装置是操作员面板和控制器,与Profibus兼容的SimaticS7-315-2 DP。从西门子产品中添加这种Simodrive系列驱动器和各种轴电动机。

除了最终用户的要求外,这种集成也为设备制造商带来很多好处。“对我而言,用控制器可以监测设备中的所有零件是至关重要的,必要时,如果发生什么问题,能够收到明确的信息。”

  
从一个源进行集成: 除了传感器外,其余控制器技术和驱动器也来自西门子的Simatic产品系列 以快六倍的速度前进:右面的传送带是纸绝缘机的原料缓冲器;左面是正被运走的绝缘定子


为此,需要协调的技术和编程中的自由度,许多预先配置的控制器根本不能提供,但是人们仍然必须为不必要的配置付钱”, Rainer Beez强调说。

高眼界


在设备制造者和加工者之间象Beez和罗森伯格这样密切的合作自然是非同寻常的。尽管如此,这是应用新技术的共同要求,因为合作双方必须为之进行调整。

尽管Beez Maschinenbau上市仅有约两年时间,它已经进行了充分的扩张,并且成功地树立起专用设备、绕组技术和自动化技术专家形象。在这个过程中,视觉传感器已经成为公司创新理念的永久组成部分,如在罗森伯格的后续工程中那样,配备多个Simatic视觉传感器的定子绕线机。“电子控制系统是设备制造业未来的关键,我个人确信从现在起10年后,不带摄像机系统的设备将不再销售,”常务董事Rainer Beez做出这样的结论。