Opel – O3D: Pohled shora
Senzor O3D
Obrazový senzor ifm O3D302 je 3D kamerou s integrovaným vyhodnocováním obrazu. Rozlišení obrazového senzoru PMD je 176 × 132 pixelů.
Pro každý z 23 232 pixelů senzor dodává přesnou hodnotu vzdálenosti – až 25krát za sekundu. Na rozdíl od laserových skenerů neobsahuje 3D senzor žádné pohyblivé díly. Proto je zvláště robustní, malý a cenově výhodný.
Protože se 3D obraz vyhodnocuje v senzoru, není třeba žádné externí vyhodnocení obrazu. Vzdálenost mezi svorkou a senzorem se vyhodnocuje prostřednictvím definovatelné polohy v obrazu kamery (označované jako oblast zájmu – ROI – Region of Interest). Integrované vyhodnocení detekuje, zda je upínací páka "otevřená" nebo "zavřená". Události se přenášejí do řídicí jednotky integrovaným rozhraním sítě Ethernet prostřednictvím TCP/IP, PROFINET IO nebo EtherNet/IP. Systém je schopen poskytnout i živý snímek z kamery.
Pomocí softwaru "Vision Assistant" může uživatel snadno nastavit parametry senzoru, definovat oblasti zájmu ROI nebo například konfigurovat výstupní funkci. Tento software se dodává pro počítače se systémem Windows i pro iPady.
Několik připravených plechů se svařuje dohromady, aby vytvořily podsestavu.
Pohled shora dolů
Dva z těchto senzorů jsou instalovány nad svařovacím systémem, jeden v oblasti umístění (součástka umístěna), druhý v oblasti samotného svařování. Oba sledují shora dolů plech, který se bude svařovat, a jejich svorky v instalačním vybavení.
Fabian Gulla, aplikační inženýr zabývající se zpracováním obrazu a robotikou při stavbě závodů ve společnosti Opel, vysvětluje funkci senzorů: „Pro měření vzdálenosti používáme senzory. Za tímto účelem jsme definovali několik zájmových oblastí, které detekujeme. Za prvé – je tu svorka a její koncové polohy a pak je tu součástka jako taková, tj. přítomná nebo nepřítomná. To lze samozřejmě detekovat také pomocí několika jednorozměrných fotoelektrických senzorů, pokud ke každé oblasti nastavíte jeden senzor. Výhodou senzorů O3D je, že potřebujete jen jeden senzor a poté můžete definovat různé oblasti zájmu ROI v softwaru. ROI jsme uspořádali podle koncových poloh svorek a obrobků a k detekci pak jednoduše využíváme měření vzdálenosti: ‚Je přítomna součástka‘ nebo ‚Dosáhla svorka své koncové polohy?‘ “
Obrázek 1: 3D senzor souběžně monitoruje několik pozic. Obrázek 2: Svařovací systém v oblasti bílé karoserie.
Úspora nákladů
Namísto toho, aby se používala řada senzorů, jediný 3D senzor současně detekuje polohu v několika místech vybavení. Použitím obrazového senzoru O3D lze v tomto výrobním zařízení nahradit přibližně 80 % konvenčních senzorů.
Nabízejí se ještě další potenciální úspory, a to snížením množství kabeláže, instalačního příslušenství a I/O bodů na řídicí jednotce.
Vizualizace
Aby byl proces transparentní, instalovala společnost Opel v závodu monitor k vizualizaci. Kromě grafické vizualizace může senzor O3D poskytovat také živý obraz.
Díky živému obrazu je výhodou senzoru ifm to, že jsme přiřadili koncové polohy svorkám a součástem, které jsou v tomto snímku vizualizovány. Změny červené a zelené barvy symbolizují operátorovi, zda byl obrobek umístěn a zda je svorka otevřená nebo zavřená.
To neznamená žádné další programovací práce, protože parametry senzoru musí být v každém případě nastaveny a senzor poskytuje živý obraz."
Volný instalační prostor: V oblasti svařovacích hrotů a v místě, kde odstřikuje svařovaný materiál, nejsou třeba další senzory.
Úspora místa
Vzhledem k tomu, že namísto několika senzorů je nyní k detekci několika poloh potřeba pouze jediný senzor a tento senzor je instalován vysoko nad výrobním zařízením, nabízejí se další výhodné možnosti konstrukce výrobního zařízení.
Claus Moog: "Použití senzorů O3D nám přináší zcela nové možnosti; máme například k dispozici více konstrukčního prostoru a více prostoru pro přístup ke svařovacím hrotům. Dále můžeme eliminovat náchylnost konvenčních senzorů k selhání. Protože senzor je instalován vysoko nad oblastí svařování, stříkance ze svařování ho nemohou zasáhnout a časem ho poškodit, jak by se mohlo stát s konvenčními senzory instalovanými v blízkosti svařovacích jazyků."
Obrázek 1: Živý obraz 3D senzoru s oblastmi zájmu označenými barevně. Obrázek 2: Vizualizace zaručuje transparentnost a indikuje operátorovi nutné kroky.
Vyhlídky
Zkušenosti získané v tomto průkopnickém závodě společnosti Opel jsou celkově pozitivní. To ovlivní další vývoj v konstrukci výrobních zařízení.
Obrazový senzor O3D byl zaveden v úzké spolupráci s vývojáři obrazového senzoru.
Fabian Gulla: "Spolupráce s ifm je velmi přínosná. Několikrát jsme se sešli přímo s vývojáři. Získali jsme přehled o tom, jak jsou důležité poznatky typu 'jak tento senzor pracuje?', 'čeho si musím povšimnout?', 'jaké velikosti musí být moje svorka, abychom ji mohli spolehlivě detekovat'?"
Závěr
Méně senzorů, jednodušší konstrukce výrobního zařízení, žádné rušení v důsledku odstřikování materiálu při svařování – obrazový senzor jako monitorovací systém poskytuje řadu výhod a podstatně snižuje náklady výrobního zařízení. Obrazovým senzorem mohou být rovněž vybavena další výrobní zařízení a mohou tak být optimalizována.
