Opel O3D: Näkymä ylhäältä
Sovellusraportti
O3D-anturi
ifm:n O3D302-näköanturi on 3D-kamera, johon kuuluu integroitu kuvien evaluointi. PMD-kuva-anturin resoluutio on 176 x 132 pikseliä.
Anturi tuottaa tarkan etäisyysarvon kullekin 23232 pikselille jopa 25 kertaa sekunnissa. Toisin kuin laserskannereissa, ifm:n 3D-anturissa ei ole liikkuvia osia. Se on siksi erityisen kestävä, pieni ja kustannustehokas.
Koska 3D-kuva evaluoidaan anturissa, kuvan ulkoista evaluointia ei tarvita. Kiinnittimen ja anturin välinen etäisyys evaluoidaan kamerakuvassa olevien määriteltävien asentojen (kutsutaan nimellä ROI, region of interest) kautta. Integroitu evaluointi tunnistaa, onko kiinnitysvipu auki vai kiinni. Tapahtumat lähetetään ohjaimeen integroidun Ethernet-liitännän välityksellä TCP/IP:n, PROFINET IO:n tai EtherNet/IP:n kautta. Myös live-kamerakuva voidaan tuottaa.
Käyttäjä voi Vision Assistant -ohjelmiston avulla asettaa helposti anturiparametrit, määritellä ROI:t tai konfiguroida esimerkiksi lähtötoiminnon. Tämä ohjelmisto on saatavilla sekä Windows-tietokoneille että iPadeille.
Useita valmisteltuja ohuita metallilevyjä hitsataan yhteen osakokoonpanoksi.
Katsottuna ylhäältä alaspäin
Hitsausjärjestelmän yläpuolelle on asennettu kaksi tällaista anturia, toinen asetusalueelle (komponentti asetettu) ja toinen varsinaiselle hitsausalueelle. Molemmat katsovat ylhäältä alaspäin asennuslaitteistossa oleviin hitsattaviin metallilevyihin ja niiden kiinnittimiin.
Fabian Gulla, kuvankäsittelyn ja robotiikan sovellusinsinööri laitteistorakentamisessa Opelilla, selittää antureiden toimintaa: Käytämme anturia etäisyyden mittaamiseen. Olemme määritelleet sitä varten useita kiinnostavia alueita, joita käytämme tunnistukseen. Toisaalta kiinnitin ja sen pääteasennot, ja toisaalta komponentti sellaisenaan, eli se on läsnä tai puuttuu. Tunnistukseen voitaisiin tietysti myös käyttää useita yksiulotteisia valosähköisiä antureita, jos kullekin alueelle kohdistetaan yksi anturi. O3D:n etuna on, että tarvitset vain yhden anturin ja voit sitten määritellä ROI-alueet uudelleen ohjelmistossa. Olemme kohdistaneet ROI-alueet kiinnittimien ja työkappaleiden pääteasentoihin, ja sitten käytämme tunnistukseen yksinkertaisesti etäisyysmittausta: Onko komponentti paikallaan tai Onko kiinnitin saavuttanut pääteasentonsa?
Kuva 1: 3D-anturi valvoo samanaikaisesti useita asentoja. Kuva 2: Hitsausjärjestelmä korinrakennuksen alueella.
Kustannussäästöt
Vain yksi ainut 3D-anturi tunnistaa asennon samanaikaisesti laitteiston useissa pisteissä monien antureiden sijaan. Tässä laitteistossa voidaan korvata O3D-näköanturia käyttämällä noin 80 % perinteisistä antureista.
Säästöpotentiaalia voidaan vielä lisätä vähentämällä kaapelointia, asennustarvikkeita ja ohjaimen I/O-pisteitä.
Visualisointi
Opel on asentanut laitteistoon visualisointimonitorin prosessin läpinäkyvyyden varmistamiseksi. O3D voi tuottaa graafisen prosessin visualisoinnin lisäksi myös live-kuvan.
ifm-anturin tarjoaman live-kuvan etuna on, että olemme osoittaneet kiinnittimille ja komponenteille pääteasennot, jotka näytetään kuvassa. Punavihreä värinmuutos symboloi käyttäjälle, onko työkappale asetettu ja onko kiinnitin auki vai kiinni.
Tämä ei tarkoita ohjelmointityön lisääntymistä, koska anturit on parametroitava joka tapauksessa ja live-kuva saadaan anturista.
Vapaa asennustila: Hitsauspihtien ja hitsausroiskeiden alueella ei tarvita enää antureita.
Tilansäästö
Koska useiden asentojen tunnistukseen tarvitaan monien antureiden sijasta nyt enää yksi anturi, ja tämä anturi asennetaan korkealle laitteiston yläpuolelle, siitä on hyötyä laitteistorakenteen kannalta.
Claus Moog: O3D-anturin käyttö tarjoaa meille täysin uusia mahdollisuuksia; meillä on esimerkiksi enemmän rakennustilaa sekä enemmän tilaa hitsauspihtien käyttöön. Lisäksi voimme eliminoida perinteisten antureiden vikaantumisalttiuden. Koska anturi on asennettu korkealle hitsausalueen yläpuolelle, hitsausroiskeet eivät ulotu siihen eivätkä ne voi vahingoittaa sitä ajan mittaan, kuten voi käydä lähelle hitsauspihtejä asennettaville perinteisille antureille.
Kuva 1: 3D-anturin live-kuva, johon on merkitty väreillä kiinnostavat alueet. Kuva 2: Visualisointi takaa läpinäkyvyyden ja näyttää työvaiheet käyttäjälle.
Näkymät
Opelin pilottilaitteistosta saadut kokemukset ovat kauttaaltaan positiivisia. Tämä vaikuttaa laitteistorakentamisen tulevaan kehitykseen.
O3D-näköanturi otettiin käyttöön tiiviissä yhteistyössä näköanturin kehittäjien kanssa.
Fabian Gulla: Yhteistyömme ifm:n kanssa toimii erittäin hyvin. Meillä on ollut useita tapaamisia suoraan kehittäjien kanssa. Näin saimme tietoa tärkeistä havainnoista, kuten miten anturi toimii?, mitä minun tulee ottaa huomioon?, minkä kokoinen kiinnittimen on oltava, jotta se voidaan tunnistaa luotettavasti?
Yhteenveto
Vähemmän antureita, yksinkertaisempi laitteistorakenne, ei hitsausroiskeiden aiheuttamia häiriöitä näköanturi tarjoaa valvontajärjestelmänä lukuisia etuja ja vähentää huomattavasti laitteistokustannuksia. Myös muita tuotantolaitteistoja voidaan varustaa ja optimoida näköanturilla.
