Opel O3D: Όψη από επάνω
Αναφορά εφαρμογής
Αισθητήρας O3D
Ο αισθητήρας O3D302 της ifm είναι μία κάμερα 3D με ενσωματωμένη αξιολόγηση εικόνας. Η ανάλυση του οπτικού αισθητήρα PMD είναι 176 επί 132 pixel.
Για κάθε ένα από τα 23.232 pixel, ο αισθητήρας παρέχει μία ακριβή τιμή απόστασης - έως και 25 φορές ανά δευτερόλεπτο. Σε αντίθεση με τους σαρωτές λέιζερ, ο αισθητήρας 3D της ifm δεν έχει κινούμενα μέρη. Ως εκ τούτου, είναι ιδιαίτερα στιβαρός, μικρός και οικονομικός.
Επειδή η εικόνα 3D αξιολογείται στον αισθητήρα, δεν απαιτείται εξωτερική αξιολόγηση εικόνας. Η απόσταση μεταξύ του σφιγκτήρα και του αισθητήρα αξιολογείται μέσω καθορισμένων θέσεων στην εικόνα της κάμερας (ονομάζονται ROI, περιοχές ενδιαφέροντος). Η ενσωματωμένη αξιολόγηση ανιχνεύει εάν ο μοχλός τάνυσης είναι στη θέση «ανοιχτός» ή «κλειστός». Τα συμβάντα μεταφέρονται στον ελεγκτή με τη βοήθεια της ενσωματωμένης διασύνδεσης Ethernet μέσω TCP/IP, PROFINET IO ή EtherNet/IP. Μπορεί, επίσης να παρέχεται και ζωντανή εικόνα της κάμερας.
Χρησιμοποιώντας το λογισμικό «Vision Assistant», ο χρήστης μπορεί εύκολα π.χ. να παραμετροποιήσει τον αισθητήρα, να καθορίσει διάφορες περιοχές ενδιαφέροντος ή να διαμορφώσει τη λειτουργία εξόδου. Αυτό το λογισμικό είναι διαθέσιμο τόσο για Η/Υ με Windows, όσο και για iPad.
Διάφορα προκατεργασμένα μεταλλικά φύλλα συγκολλιούνται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα υποσυγκρότημα.
Κοιτάζοντας από πάνω προς τα κάτω
Δύο από αυτούς τους αισθητήρες είναι εγκατεστημένοι πάνω από το σύστημα συγκόλλησης, ο ένας στην περιοχή τοποθέτησης (τοποθετημένο εξάρτημα), ο άλλος στην πραγματική περιοχή συγκόλλησης. Και οι δύο κοιτάζουν από πάνω προς το μεταλλικό φύλλο που πρόκειται να συγκολληθεί και τους σφιγκτήρες τους στον εξοπλισμό εγκατάστασης.
Ο Fabian Gulla, μηχανικός εφαρμογών για την επεξεργασία εικόνας και τη ρομποτική στην κατασκευή εργοστασίων στην Opel, εξηγεί τη λειτουργία των αισθητήρων: «Χρησιμοποιούμε τον αισθητήρα για μέτρηση της απόστασης. Για να γίνει αυτό, έχουμε ορίσει διάφορες περιοχές ενδιαφέροντος, τις οποίες ανιχνεύουμε. Αφενός υπάρχει ο σφιγκτήρας και οι τελικές του θέσεις και μετά υπάρχει το εξάρτημα αυτούσιο, δηλαδή υπάρχει ή δεν υπάρχει. Θα μπορούσαμε, φυσικά, να χρησιμοποιούμε για τον εντοπισμό διάφορα μονοδιάστατα φωτοκύτταρα, εάν ευθυγραμμίζαμε έναν αισθητήρα για κάθε περιοχή. Το πλεονέκτημα του O3D είναι ότι χρειάζεται μόνο ένας αισθητήρας και στη συνέχεια μπορούν να επαναπροσδιοριστούν οι περιοχές ενδιαφέροντος στο λογισμικό. Έχουμε ευθυγραμμίσει τις περιοχές ενδιαφέροντος στις τελικές θέσεις των σφιγκτήρων και των τεμαχίων κατεργασίας και στη συνέχεια χρησιμοποιούμε απλώς τη μέτρηση απόστασης για την ανίχνευση: 'Υπάρχει ένα εξάρτημα' ή 'Έχει φτάσει ο σφιγκτήρας στην τελική του θέση; »
Εικόνα 1: Ο αισθητήρας 3D παρακολουθεί ταυτόχρονα διάφορες θέσεις. Εικόνα 2: Σύστημα συγκόλλησης στην περιοχή του άβαφου αμαξώματος.
Μείωση κόστους
Αντί για πολλούς αισθητήρες υπάρχει μόνο ένας αισθητήρας 3D που ανιχνεύει ταυτόχρονα τη θέση σε διάφορα σημεία του εξοπλισμού. Χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα O3D μπορεί να αντικατασταθεί περίπου το 80% των συμβατικών αισθητήρων σε αυτό το εργοστάσιο.
Υπάρχουν ακόμη περισσότερες δυνατότητες εξοικονόμησης με τη μείωση της καλωδίωσης, των εξαρτημάτων τοποθέτησης και των σημείων εισόδων/εξόδων στον ελεγκτή.
Απεικόνιση
Για διαφάνεια στη διαδικασία, η Opel έχει εγκαταστήσει μία οθόνη για την οπτικοποίηση στο εργοστάσιο. Εκτός από τη γραφική οπτικοποίηση της διαδικασίας, ο O3D μπορεί επίσης να παρέχει ζωντανή εικόνα.
Χάρη στη ζωντανή εικόνα, το πλεονέκτημα του αισθητήρα της ifm είναι ότι έχουμε αντιστοιχίσει τελικές θέσεις στους σφιγκτήρες και τα εξαρτήματα που οπτικοποιούνται στην εικόνα. Η αλλαγή χρώματος κόκκινο-πράσινο συμβολίζει στον χειριστή εάν έχει τοποθετηθεί ένα τεμάχιο κατεργασίας και εάν ο σφιγκτήρας είναι ανοιχτός ή κλειστός.
Αυτό δεν σημαίνει περαιτέρω εργασίες προγραμματισμού, επειδή οι παράμετροι του αισθητήρα πρέπει να ρυθμιστούν ούτως ή άλλως και η ζωντανή εικόνα παρέχεται από τον αισθητήρα.»
Ελεύθερος χώρος εγκατάστασης: Δεν απαιτούνται άλλοι αισθητήρες στην περιοχή των γλωττίδων συγκόλλησης και των καυτών γρεζιών.
Εξοικονόμηση χώρου
Λόγω του γεγονότος ότι αντί για πολλούς αισθητήρες χρειάζεται πλέον μόνο ένας αισθητήρας για την ανίχνευση διαφόρων θέσεων και αυτός ο αισθητήρας είναι εγκατεστημένος ψηλά πάνω από την εγκατάσταση, υπάρχουν πλεονεκτήματα σε σχέση με την κατασκευή του εργοστασίου.
Claus Moog: «Η χρήση του αισθητήρα O3D μας παρέχει εντελώς νέες δυνατότητες. Για παράδειγμα, έχουμε περισσότερο χώρο για την κατασκευή και περισσότερο χώρο για την προσβασιμότητα στις γλωττίδες συγκόλλησης. Επιπλέον, μπορούμε να εξαλείφουμε τον κίνδυνο αστοχίας των συμβατικών αισθητήρων. Επειδή ο αισθητήρας είναι εγκατεστημένος ψηλά πάνω από την περιοχή συγκόλλησης, τα γρέζια δεν μπορούν να τον φτάσουν, κάτι που θα τον κατέστρεφε με την πάροδο του χρόνου, όπως μπορεί να συμβεί με τους συμβατικούς αισθητήρες που είναι εγκατεστημένοι κοντά στις γλωττίδες συγκόλλησης.»
Εικόνα 1: Η ζωντανή εικόνα του αισθητήρα 3D με τις περιοχές ενδιαφέροντος επισημασμένες με χρώμα. Εικόνα 2: Η οπτικοποίηση διασφαλίζει τη διαφάνεια και υποδεικνύει τα βήματα λειτουργίας στον χειριστή.
Προοπτικές
Η εμπειρία σε αυτό το πρωτοποριακό εργοστάσιο της Opel είναι συνολικά θετική. Αυτό θα επηρεάσει τις μελλοντικές εξελίξεις στην κατασκευή εργοστασίων.
Ο αισθητήρας O3D υιοθετήθηκε σε στενή συνεργασία με τους σχεδιαστές του οπτικού αισθητήρα.
Fabian Gulla: «Η συνεργασία με την ifm είναι πολύ καλή. Είχαμε αρκετές συναντήσεις απευθείας με τους τεχνικούς ανάπτυξης. Έτσι, είχαμε την ευκαιρία να αποκτήσουμε πληροφορίες για σημαντικά θέματα όπως 'πώς λειτουργεί ο αισθητήρας;', 'τι πρέπει να σημειώσω;', 'τι μέγεθος πρέπει να είναι ο σφιγκτήρας μου ώστε να μπορεί να ανιχνευθεί αξιόπιστα';»
Συμπέρασμα
Λιγότεροι αισθητήρες, απλούστερη κατασκευή της εγκατάστασης, καμία παρεμβολή λόγω γρεζιών - ο οπτικός αισθητήρας ως σύστημα παρακολούθησης παρέχει πολλά πλεονεκτήματα και μειώνει σημαντικά το κόστος της εγκατάστασης. Με τον οπτικό αισθητήρα μπορούν να εξοπλιστούν και άλλα εργοστάσια παραγωγής και, επομένως, να βελτιστοποιηθούν.
