歐美工業(yè)匯聚*Woerner KUI-A/A/10/UB

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在需要參考電壓能夠給出輸出電流的應(yīng)用場合，可以把齊納二極管的電壓連到一個運算放器電壓跟隨器的同向(1)輸入。該緩沖放器將提供所需的電流。齊納二極管的工作電壓減小了連接導(dǎo)線和開關(guān)中的熱電動勢的影響。

然而，對于實驗室來說，并不是一個很方便的參考電壓數(shù)值。人們喜歡使用10V或者10V的倍數(shù)。因此，在實驗室中，用作一標(biāo)準(zhǔn)(primary standard)或傳遞標(biāo)準(zhǔn)的多數(shù)固態(tài)電壓參考標(biāo)準(zhǔn)都設(shè)計成輸出10V電壓或者輸出10V和兩種電壓。為了得到這些電壓值，可以把齊納二極管的電壓用作一個良好穩(wěn)壓的、可調(diào)的精密電源的參考電壓。該電源的放器提供對齊納二極管參考電壓的隔離，使得參考電壓具有輸出更電流的能力，并且在不慎發(fā)生短路時提供電流限制能力。

和參考放器相比，分立放器的缺點是可能會在參考電壓中引入很的誤差項。放器的偏置漂移和噪聲、分壓器的漂移、輸出調(diào)節(jié)控制電路的漂移等所有這些因素都直接加到齊納二極管參考電壓的漂移上，從而影響了10V電平的輸出電壓。如果該標(biāo)準(zhǔn)還具有1 V和/或1. 018V的輸出電壓，那么這些電壓一般是用一個或多個電阻分壓器從10V輸出分壓而得，這樣，這些輸出電壓的誤差就是10V輸出電壓的誤差與分壓器和低壓輸出調(diào)節(jié)電位器的漂移所引起的附加誤差之和。，上汽通用汽車，已擁有別克、雪佛蘭、凱迪拉克三品牌，覆蓋了從高豪華車到經(jīng)濟型轎車各梯度市場。目前在上汽通用動力總成生產(chǎn)線使用康耐視的視覺設(shè)備已達數(shù)百臺。動力總成系統(tǒng)作為汽車的“心臟”，是車輛生產(chǎn)制造過程中非常關(guān)鍵的一環(huán)，其質(zhì)量把控的重要性不言而喻。

視覺檢查在替代傳統(tǒng)人力檢查的同時，人們往往會對其可靠性存在疑慮。對此，上汽通用動力總成制造工程科室對視覺檢測的可靠性提出了規(guī)范性要求。其一，不能將缺陷判定為合格;其二，對合格工件的一次識別率達到%。

做一套95%準(zhǔn)率的視覺系統(tǒng)或許只要幾小時時間，而要做到%則需要精益求精的執(zhí)著追求?？的鸵暤臋C器視覺產(chǎn)品，讓這一切成為可能。

上汽通用動力總成車間為整車平臺提供數(shù)以百萬計套發(fā)動機與變速箱，而對這龐數(shù)量的產(chǎn)品進行生產(chǎn)裝配質(zhì)量監(jiān)控非易事。由于生產(chǎn)過程中存在環(huán)境變化、被檢測零件工差、裝配工差等不定因素，導(dǎo)致圖片中被檢測零件所呈現(xiàn)的特征存在差異。當(dāng)被監(jiān)控對象數(shù)量增，其之間的差異性必將體現(xiàn)，使得設(shè)備存在誤判可能，這增了視覺應(yīng)用之難度，也是視覺識別中的挑戰(zhàn)，要做到%的準(zhǔn)性需要縝密的思維，以及精益求精的探索。康耐視軟件具有卓智能，且編程方式靈活。用戶可以自己開發(fā)智能程序，提高視覺檢測的可靠性。

在硬件設(shè)計層面無法抑制不定因素時，通過軟件來修正解決。以康耐視In-Sight Explorer為軟件平臺，對圖像進行編程學(xué)習(xí)，分析圖像特征，針對圖像呈現(xiàn)的差異性而做出相應(yīng)調(diào)整，提高了視覺檢測的可靠性?？的鸵曇曈X產(chǎn)品在軟件的智能化以及靈活性，使得客戶在遇到產(chǎn)品差異性等棘手問題時，可以找到有效的解決方案。

PatMax + Filter算法的準(zhǔn)識別

在變速箱裝配過程中，檢測軸承是否安裝且安裝正是一項非常普遍的工藝。某些軸承產(chǎn)品正反面并無尺寸上的差異，靠噴墨標(biāo)記作為判斷正反之依據(jù)。依靠康耐視In-Sight Explorer軟件帶有的PatMax算法可以識別該防錯標(biāo)記有無而做出判斷，將結(jié)果反饋給主控系統(tǒng)。對于多數(shù)情況，防錯標(biāo)記清晰可見，但是會存在某些產(chǎn)品因表面沾有油污、或經(jīng)過磨損，防錯標(biāo)記模糊不清，相機無法識別該標(biāo)記而發(fā)生誤報。

左圖為正常零件在圖像中呈現(xiàn)的狀態(tài)，右圖為防錯標(biāo)記被磨損的零件

經(jīng)分析，上述右圖失效主要原因在于零件運輸過程中噴墨標(biāo)記受到磨損而變淡，在圖像中呈現(xiàn)的對比度非常低，導(dǎo)致標(biāo)記的輪廓非常模糊，圖中防錯標(biāo)記無法有效識別，會有誤報警產(chǎn)生。而康耐視軟件的智能性、靈活性使解決這一問題成為可能針對該情況相機圖像處理自適應(yīng)，即在次識別失敗時不直接報NG，而是通過提取照片的灰度信息，得到需要凸顯的特征的灰度分布，以及需要抑制的背景灰度分布，經(jīng)數(shù)學(xué)分析得到恰當(dāng)參數(shù)從而執(zhí)行適當(dāng)?shù)膱D象處理，以凸顯被識別特征。圖像處理參數(shù)(Filter的處理閥值)的自適應(yīng)性的重要意義在于，被磨損的零件之間存在差異，導(dǎo)致在圖像中的灰度特征也有區(qū)別，依靠算法去學(xué)習(xí)當(dāng)前圖像以獲取特定的圖像處理參數(shù)，從而得到效果的處理后圖像。

圖像自適應(yīng)原理簡述

調(diào)整曝光時間，提高檢測率

鏈條與鏈輪之間的嚙合檢測一直是變速箱裝配過程中重要的把控環(huán)節(jié)，也是難點之一。因為鏈條與鏈輪之間沒有固定的嚙合姿態(tài)，各零件之間對比度低，以及背景造成的干擾都會對視覺系統(tǒng)的可靠性形成挑戰(zhàn)。

由于變速箱內(nèi)經(jīng)常會有機油，在額定曝光率下，沾有機油的區(qū)域會“過曝”而比正常情況亮很多，導(dǎo)致鏈條上的鉚釘在圖像中無法被識別。

變速箱軸承檢測現(xiàn)場

在鏈條上沾有機油時，零件表面變得更加光滑，使得光線反射率提高。在額定曝光時間內(nèi)CCD卡接收到的光量超出了預(yù)期，所以產(chǎn)生了圖像中“過曝”的現(xiàn)象。由于鉚釘?shù)妮喞呀?jīng)*不可見，已經(jīng)不可能靠圖像處理來修正圖像。此時可行的方案是自動縮短曝光時間重新拍照檢測，而下一個工件進入工位時，相機還是沿用原先額定曝光時間。

“額定曝光時間”是經(jīng)量實驗總結(jié)出來針對多數(shù)工件使用的曝光率，而在因為“過曝失效”的情況下，程序調(diào)用修正曝光時間并執(zhí)行第二次曝光，此圖片會比次曝光明顯變暗。

曝光圖示意

變速箱鏈條嚙合檢測現(xiàn)場

康耐視視覺開發(fā)軟件中可以通過編程來控制調(diào)整曝光時間，在一次額定曝光沒有檢測合格的情況下，調(diào)整曝光時間第二次曝光;而一次曝光后，可以直接判斷出脫扣的情況下，直接報NG給PLC，而不再重復(fù)曝光。開啟曝光調(diào)整邏輯后，該檢測非常穩(wěn)定，設(shè)備開動率可以達到上汽通用動力總成的規(guī)范要求?，F(xiàn)在使用的固態(tài)直流電壓標(biāo)準(zhǔn)有兩種一種使用具有集成齊納二極管的參考放器;另一種使用一個或幾個離散的溫度補償齊納二極管。這兩種固態(tài)直流電壓標(biāo)準(zhǔn)都克服了本章后面介紹的飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的多數(shù)限制因素。

固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)在機械上是堅固的，能夠吸收或送出電流而不致?lián)p壞，并具有很低的輸出電壓溫度系數(shù)。另外，固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓比較高，能夠把連接導(dǎo)線的熱電動勢的影響減到小。這就使得它們易于使用和校準(zhǔn)。

參考放器型固態(tài)直流電壓標(biāo)準(zhǔn)

參考放器是一個由齊納二極管和品體管組成的集成電路。

圖7—7表示出一個參考放器。

參考電壓Vref是齊納管電壓和晶體管基-射結(jié)電壓之和。這種構(gòu)造使得參考放器具有溫度補償和穩(wěn)定工作的特性。

和使用參考齊納二極管相比，參考放器具有兩方面的好處。，齊納管中的電流I2可以不受晶體管基極電流的影響而獨立進行調(diào)節(jié)，所以，我們可以調(diào)節(jié)其晶體管的集電極電流Ic，以便在一個較窄的溫度范圍內(nèi)得到接近于零的溫度系數(shù)。

第二，參考放器中的集成品體管，還可以作為高增益的放，和高增益負反饋放器配合，以得到較高參考電壓的穩(wěn)壓輸出。圖7—8所示的福祿克公司的732B就使用了如圖7—9描述的參考放器。

在圖中，參考放器U1是732B穩(wěn)定的10 V輸出的參考電壓。該10 V輸出的穩(wěn)定度決定于參考放器的穩(wěn)定度和決定放器增益(從而決定輸出電壓)的線繞電阻器R1和R2，的比例穩(wěn)定度。這個電路提供了低阻抗的通路，可以給出很的輸出電流而不會給參考電壓引入誤差。由于設(shè)計周到，考慮細致，732B的反饋穩(wěn)定的10 V輸出電壓的穩(wěn)定度兒乎達到了參考放器參考電壓的穩(wěn)定度。

732B的輸出電壓包括10 V和 V兩個參考電壓(1. 018V的輸出電壓未在圖中示出)。其10 V輸出電壓的保的穩(wěn)定度為月，年。一般地說，和預(yù)計的每年的10 V輸出電壓值相比較，其每年的穩(wěn)定度優(yōu)于輸出的。732B可以用市電電源工作.也可以由內(nèi)部的可充電電池供電工作達72小時以上。732B不會由于輸出短路而損壞。當(dāng)給出10 mA的輸出電流時，輸出電壓的負載穩(wěn)定性變化通常小于。

此外，還有一種4個模塊的直流電壓標(biāo)準(zhǔn)，即福祿克公司的734A現(xiàn)代企業(yè)來重視設(shè)備的安全防護，可事故卻頻頻發(fā)生，這是為什么呢?我們的設(shè)備明明已經(jīng)配置了安全光幕、安全地墊、還有安全開關(guān)等，但為什么還被安全家評估為設(shè)備的安全防護不合格?這主要還是源自于家對于安全防護知識上存在的諸多誤區(qū)......

目前國際上常使用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN954-1(對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)為ISO 13849)作為設(shè)備的設(shè)計及評估標(biāo)準(zhǔn)。然而部分設(shè)備的安全裝置防護控制回路，都沒有按照國際標(biāo)準(zhǔn)來進行規(guī)范設(shè)計，那么當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)安全風(fēng)險時，安全防護評估也自然無法過關(guān)。

今天，小編就與各位好好聊一聊安全防護控制電路的設(shè)計規(guī)范。

IS013849-1/EN954-1風(fēng)險評估規(guī)范

不合格安全控制回路示例

如上圖，許多企業(yè)會這樣設(shè)計安全控制回路，安全器件的輸出信號接入常規(guī)PLC，由常規(guī)PLC控制安全回路的斷開。這樣做是有風(fēng)險的，其中重要的原因就是“它并不能構(gòu)成安全的控制回路”，理由有兩個

常規(guī)的PLC不是安全的控制器，其輸出的繼電器觸點容易出現(xiàn)熔接，輸出晶體管會出現(xiàn)損壞等情況，當(dāng)輸出點出現(xiàn)問題時，無法自檢到問題的存在，也就是說“發(fā)生故障時，PLC的輸出仍然保持ON狀態(tài)”。

信號線斷線、或者瞬時停電等異常情況發(fā)生時輸出會接通，導(dǎo)致設(shè)備存在風(fēng)險的執(zhí)行動作。

出現(xiàn)這樣的設(shè)計線路的部分原因是對安全標(biāo)準(zhǔn)及安全評估的規(guī)范要求不是很清楚。由于在這個設(shè)計中，常規(guī)的PLC不符合安全標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致整個控制設(shè)計連安全規(guī)范防護標(biāo)準(zhǔn)的1都達不到。

安全控制回路參考

▲(一)采用單通道的控制線路，線路中沒有經(jīng)過不符合安全標(biāo)準(zhǔn)的器件，可以到達ISO 13849-1的1防護要求

▲(二)單通道的安全輸入點，采用了符合標(biāo)準(zhǔn)的急停開關(guān)用安全繼電器，具有控制電路的動作信號反饋，可以到達ISO 13849-1的2防護要求

▲(三)雙通道的安全輸入點，采用了符合標(biāo)準(zhǔn)的安全門開關(guān)用安全繼電器，具有控制電路的動作饋，可以到達ISO 13849-1的3或4防護要求

當(dāng)你的設(shè)備有多個安全防護的器件時，推薦使用邦納安全控制器。美國邦納作為自動化技術(shù)家，具有數(shù)十年安全控制產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗?？梢詾榭蛻籼峁┮粋€全面的安方案。以上圖設(shè)備為例，其安全功能有急停按鈕、安全門開關(guān)、安全光幕以及一套雙手按鈕。根據(jù)安全等的要求和風(fēng)險評估，定的安全等要求為4以上。其電路設(shè)計必須采用雙通道輸入控制，對這個樣一個應(yīng)用，使用單個安全繼電器控制各個安全功能，再進行邏輯硬線連接即可，但采用邦納安全控制器其接線更簡單，成本會幅降低。

邦納XS26安全控制器

產(chǎn)品特點

● XS26-2提供簡單且靈活的安全保護解決方案;

● 整合了多種安全繼電器及模塊的各種功能;

● 減少接線，減少控制柜/面板的安裝空間;

● 控制器本體具有26個輸入及2對安全輸出;

● 控制器本體的8個輸入可設(shè)置為輸出功能;

● 每對安全輸出也可拆分為單一的安全輸出;

● 軟件功能配置靈活，可拓展多8個I/O模塊;

● 符合 (PLe)四安全標(biāo)準(zhǔn);

● 工業(yè)以太網(wǎng)功能，可連接Profi-net工業(yè)現(xiàn)場總線;

● USBMicro B的編程接口和 XM記憶卡存儲程序。

產(chǎn)品優(yōu)勢

● 直觀的操作界面，預(yù)置的安全功能塊;

● 可接各種安全設(shè)備，如急停、門鎖;

● 多種邏輯和功能塊實現(xiàn)定制化的安全控制。

XS26安全控制器編程界面特點安全是皮爾磁的核心競爭力，有效、可靠的安全技術(shù)是保障設(shè)備和人員安全的基礎(chǔ)。皮爾磁的安全驅(qū)動技術(shù)能夠幫助客戶在保證安全生產(chǎn)的同時，提升生產(chǎn)效率。

應(yīng)用范圍廣泛

“無論在哪個行業(yè)，安全生產(chǎn)都是要素。皮爾磁的安全驅(qū)動技術(shù)在汽車、沖壓和金屬加工、包裝、電力、纜車、游樂場等行業(yè)都有著非常成功的應(yīng)用。”

集成安全功能的驅(qū)動原理