传感器:从测量到情报收集

在回顾离散制造行业中使用的新传感器技术时,我们想知道最终用户是简单地取代旧技术,还是战略性地使用新传感器来收集更多数据,以实现更高的制造智能。以下是我们的发现。

Aw 17139棱镜

最新一代传感器的商业智能能力与其精确度的提高同样重要。“最终用户能够从生产线上提取更多关于他们正在制造的产品的信息,并利用这些信息来微调制造过程,”前应用工程师、现任产品营销经理鲍勃·特伦布莱(Bob Tremblay)说Cognex(www.cognex.com),机器视觉和激光位移传感器的制造商。“利用这些信息,他们可以实现巨大的投资回报率。”

虽然他没有量化潜在或实际回报的范围,但Tremblay表示,RIO“可以在传感器开始使用后的几周内实现”。

传感器的其他新用途可以在基于传感器智能的生产微调中找到。一种以这种方式提供好处的新型传感器是激光位移传感器(点击这里了解更多关于激光位移传感器的信息).

当处理不同的表面平整度操作时,激光位移传感器的纯粹测量和情报收集功能之间存在直接联系。这在汽车和医疗设备领域发挥作用,制造商需要检查产品表面的点蚀或粗糙度。

通常,平面度是用坐标测量机(CMM)离线抽检的。特伦布雷说:“这是制造商长期以来一直在努力解决的问题。“但当你深入到非常细微的特征时,比如0.5-1.0毫米的高度(平整度的变化),这些就很难控制了。”

因此,监视这些特性的变化会消耗大量时间。特伦布雷说:“如果幸运的话,使用CMM进行抽样检查或扫描可能需要几个小时。一旦平面产品的样品从生产线到达,它就被移动到三坐标测量机,夹在机器上然后进行分析。之后,这个过程被逆转。但是,由于这个过程中涉及的所有接触,“离线操作可能会影响物体的表面,”他指出。

激光位移传感器的自动3D能力改变了这一局面。Tremblay解释说:“这项技术可以实现无接触、非侵入性采样。他强调,由于新技术可以提供连续的在线采样,最终用户可以“永远看着这些物体”。他补充说,如果需要,可以在5微米以下的范围内看到与规格的任何差异。

这种新传感器技术的另一个应用来自电子工业。在这个行业中出现的一个问题是当组件在容器中从一个过程转移到另一个过程时。在转移之后,激光位移传感器允许制造商看到,例如,一个物体的角落是否被意外抬起。

特伦布雷说:“(从考试中)并不是所有的事情都是好的或坏的,但你可以从不合适的座位上判断出它是否可能变坏。”

这项新技术还可以用于测量同时被检查或测试的部件。“你可能有一个设备需要在它使用的环境中进行测试;例如,医疗设备。在测试之后/测试过程中,我们想看看物体是如何因弯曲而变化的。”Tremblay说。

恶劣的环境,特殊的需求
有焊接操作的制造商可能需要验证焊缝的对齐和高度。新改进的WeldGuard电感式接近传感器(proxes)就是针对这种恶劣环境而设计的Turck(www.turck.com)可以同时用作传感器和商业智能设备。

图尔克移动设备市场汽车业务开发经理Brain Torbox表示,汽车制造商“在车身、动力系统、分总成和组装区域”使用了大量传感器,“而最棘手的领域是焊接作业。”那里的传感器暴露在焊渣中,以及零件撞击传感器或其电缆产生的热量和物理损坏。

在恶劣环境中使用传感器意味着像图尔克这样的供应商必须找到新的方法来延长prox的使用寿命。Torbox说:“我们的传感器是经过修改的标准传感器,可以承受焊接和组装领域的苛刻应用。”这些改进包括不锈钢或聚四氟乙烯(PTFE)电缆桶/套,采用罐式或快速连接配置。

虽然prox传感器更坚固,但它们没有智能或预测元素,因为它们所使用的应用程序通常都是运行到故障(RTF)应用程序。Torbox指出,对于那些焊接和组装区域环境中的代理来说,RTF是正常的操作,但是所做的修改大大延长了RTF的时间框架。

例如,标准传感器在恶劣的焊接环境中只能使用大约一天,“我们可以将其提高到一个月,”Torbox声称。“或者如果标准传感器持续使用一周,我们可以将寿命延长到六到八周。”这意味着RTF应用程序中的操作人员和管理人员不必持续预测,然后对由于传感器故障而导致的停工做出反应。相反,他们可以合理地预测代理何时会出现故障,并做好准备,最大限度地减少生产中断。

根据最终用户的数据,Torobox估计传感器每次故障的成本约为500美元。这些成本主要来自于停机时间。他指出:“如果制造商在整个工厂每天损失50个传感器,那么累积成本就会变得很大。”

先发制人的迹象
频繁的停工——以及如何处理——是所有制造商都关心的问题。为了解决这个问题,生病的(www.sick.com/us/en-us)Sick安全部门经理Steve Aamodt表示,公司对现有的FX3柔性模块化安全控制器进行了改进,以提供更多的诊断和自动配置功能。他说,这个控制器是公司安全系统的支柱,为机器提供逻辑。

新的自动恢复功能的安全控制器有助于从故障排除的立场。Aamodt解释说,如果系统崩溃,重新启动和重新安装程序的时间可以从几个小时减少到几分钟,而诊断可以提供原因。

在许多工厂里,人们在工厂里走来走去,寻找闪烁的红灯来发现问题。但现在有了更智能的设备,这种活动可以减少。例如,“如果一个安全扫描仪从脏流中获取数据,”Aamodt说,“终端用户使用连接到该扫描仪的机器人可以识别电子设备变脏,从而进行清理,而不是让它们默认。”

Aamodt说,这种先发制人的指示功能也可以被视为一种预测性维护能力。“有了传感器的预测输出,我们可以向中央车站提供的信息越多,工作人员就有越多的信息来做出明智的决策。”

Aamodt补充说,如果他是一家寻求任何新的传感器技术以确保安全操作的制造商,他将使用四个选择标准。他说:“我想知道我可以使用的东西不会干扰我的生产,被证明是安全的,不影响机器操作,并提供机器的信息及其性能。”

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