上海自動(dòng)化儀表公司與皮爾磁三維視覺(jué)傳感器SafetyEYE 實(shí)現(xiàn)對(duì)電池制造試驗(yàn)工廠的完美監(jiān)控

以

石油、天然氣和煤炭?jī)?chǔ)量有限，人們只得重新考慮可持續(xù)的能源供應(yīng)。氫燃料電池已經(jīng)被用在能源和基礎(chǔ)設(shè)施中，它是一種產(chǎn)生能源的環(huán)保方式。為確保燃料電池制造業(yè)從最優(yōu)生產(chǎn)中獲益，需要在燃料電池研究中心（ZBT）對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)鏈進(jìn)行提前測(cè)試。皮爾磁公司提供的三維攝像系統(tǒng)SafetyEYE可確保試驗(yàn)工廠安全靈活運(yùn)行。

　　保證高質(zhì)量制造是將燃料電池技術(shù)引入市場(chǎng)的關(guān)鍵。過(guò)去的多個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)表明：只有采用自動(dòng)化的高精度制造過(guò)程，生產(chǎn)燃料電池組才既經(jīng)濟(jì)又可再生。位于杜伊斯堡燃料電池研究中心的測(cè)試、應(yīng)用和裝配中心（TAZ）的生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)的主要任務(wù)之一就是開(kāi)發(fā)這些用于燃料電池制造和裝配的技術(shù)。

燃料電池組的安全制造

　　為了能始終制造高質(zhì)量的燃料電池組并將成本降到最低，測(cè)試、應(yīng)用和裝配中心的生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)目前正在開(kāi)發(fā)一個(gè)新型試驗(yàn)工廠，用于制造自動(dòng)化單電池和裝配燃料電池組。其目的是找到一種方法，能保證制造過(guò)程中燃料電池生產(chǎn)所需的雙極半板的質(zhì)量。

   該試驗(yàn)工廠的基石是使用計(jì)算機(jī)模擬建立所需的組件，尤其是分析所需邏輯、循環(huán)時(shí)間和信號(hào)處理。它還可以用于計(jì)算三維安全攝像系統(tǒng)SafetyEYE所需的空間要求和規(guī)定的安全距離。下一步是技術(shù)實(shí)施：在室內(nèi)技術(shù)中心采用注塑成型工藝制造石墨雙極半板；在第一個(gè)工作臺(tái)將這些板分開(kāi)。 這些板放在特別開(kāi)發(fā)的倉(cāng)庫(kù)中，以滿足極板各自的容量要求；特殊的夾鉗技術(shù)可保證仔細(xì)操作。在第二個(gè)工作臺(tái)，雙極半板要經(jīng)受嚴(yán)格的質(zhì)量控制；采用數(shù)字圖像分析用于檢查可能的差錯(cuò)類型。制造過(guò)程的另一步是給雙極半板貼標(biāo)簽，以便在本階段仍能夠精確追蹤單個(gè)工作臺(tái)和生產(chǎn)步驟。用激光給雙極半板打上二維碼，以保證其可追溯性。

   在下一生產(chǎn)步驟，通過(guò)分配器或絲網(wǎng)印刷應(yīng)用這些二維碼并使其硬化；采用兼容的工件載體進(jìn)行鍍膜和硬化過(guò)程，同時(shí)要考慮在線鍍膜、耐熱性甚或熱膨脹。燃料電池組在最后一個(gè)工作臺(tái)裝配前，必須將高靈敏度膜電極單元精確放置在和電池的活性表面（即流場(chǎng)）方向相關(guān)的位置。該操作需要最高的精度。單個(gè)電池被裝配并固定后，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以確保密封性。在此生產(chǎn)階段對(duì)雙極板進(jìn)行檢查，進(jìn)行單個(gè)電池的密封性測(cè)試，隨后的電池組裝配時(shí)，還會(huì)輔以過(guò)程內(nèi)檢查。只有對(duì)完全裝配好的燃料電池組進(jìn)行最終質(zhì)量檢查后，電池組才能真正離開(kāi)自動(dòng)化生產(chǎn)區(qū)。根據(jù)適用于燃料電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 62282-2進(jìn)行所有測(cè)試。

   試驗(yàn)工廠能生產(chǎn)型號(hào)為24到72的電池組，同時(shí)能夠靈活地滿足盡可能廣泛的性能要求。就設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)應(yīng)用而言，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造以使其具有同等的靈活性，就必須采用模塊化設(shè)計(jì)。因此安全技術(shù)也必須能靈活地修改，首先要保證為工作人員提供充分的保護(hù)，其次要確保試驗(yàn)工廠在運(yùn)營(yíng)時(shí)不會(huì)受到能中斷過(guò)程的保護(hù)裝置影響。這就是測(cè)試、應(yīng)用和裝配中心的工程師選擇三維安全攝像系統(tǒng)SafetyEYE的原因。該創(chuàng)新型攝像系統(tǒng)由皮爾磁在斯圖加特附近的奧斯特菲爾登開(kāi)發(fā)，它可以安全地監(jiān)控試驗(yàn)工廠的所有危險(xiǎn)區(qū)域并可快速簡(jiǎn)單地進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)應(yīng)用需求的變化。

安全攝像系統(tǒng)SafetyEYE可實(shí)現(xiàn)三維監(jiān)控

   皮爾磁公司提供的安全攝像系統(tǒng)SafetyEYE可靈活、安全、簡(jiǎn)單地連續(xù)監(jiān)控危險(xiǎn)點(diǎn)和危險(xiǎn)區(qū)域?？煽焖俸?jiǎn)便地設(shè)置虛擬警告區(qū)域和探測(cè)區(qū)域，同時(shí)取代機(jī)械圍欄：SafetyEYE安裝在監(jiān)控區(qū)域上方，可允許自由進(jìn)入試驗(yàn)工廠的危險(xiǎn)區(qū)域，同時(shí)允許在那里安全停留。SafetyEYE是用于區(qū)域監(jiān)控的“基于目視的”安全技術(shù)，它將智能傳感器技術(shù)和有效控制融為一體。危險(xiǎn)區(qū)域周圍是虛擬警告區(qū)域和探測(cè)區(qū)域，后兩者可在SafetyEYE配置器中被自由界定。SafetyEYE配置器為您提供了靈活的選擇，您可以徒手創(chuàng)建各種預(yù)定義的幾何形狀及警告區(qū)域和探測(cè)區(qū)域。您可以隨意設(shè)置多個(gè)警告區(qū)域和探測(cè)區(qū)域，然后使用配置工具為這些區(qū)域指定不同的操作，以應(yīng)對(duì)不同的危險(xiǎn)情況。

靈活的虛擬探測(cè)區(qū)域

   探測(cè)區(qū)域和警告區(qū)域可以合并到復(fù)雜的區(qū)域安排中，并且它們可以在個(gè)人電腦中快速直觀地配置，因此易于管理。如果機(jī)器的不同工作模式需要不同的區(qū)域安排，可通過(guò)安全總線系統(tǒng)SafetyBUS p或PSS控制系統(tǒng)上的數(shù)字輸入（兩者均由皮爾磁公司開(kāi)發(fā)）在機(jī)器的工作周期中可以在這些模式中間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。用戶可以靈活操作，因?yàn)樗麄冎恍椟c(diǎn)擊SafetyEYE配置器的鼠標(biāo)就能修改已界定的探測(cè)區(qū)域。因此對(duì)探測(cè)區(qū)域的監(jiān)控不再基于技術(shù)需求而是基于用戶的處理周期要求，而設(shè)計(jì)處理周期時(shí)靈活性極大。

   與常規(guī)的保護(hù)和監(jiān)控方法相比，三維監(jiān)控和控制有很多優(yōu)勢(shì)。它既不影響生產(chǎn)周期也不影響工作流程。三維安全攝像系統(tǒng)的特別之處在于違規(guī)進(jìn)入探測(cè)區(qū)域不會(huì)自動(dòng)引發(fā)急停。如果工人違規(guī)進(jìn)入某處的虛擬探測(cè)區(qū)域，而機(jī)器人在幾秒內(nèi)又無(wú)法到達(dá)，該處探測(cè)區(qū)域?qū)⑹Ф晃恢镁鎱^(qū)域?qū)⒈患せ??？刂萍夹g(shù)確保機(jī)器人以極慢的速度前進(jìn)。如果工人留意到警告信號(hào)并后退，則機(jī)器人將以正常速度前進(jìn)。只有工人進(jìn)入直接危險(xiǎn)區(qū)域，才會(huì)引發(fā)急停。通過(guò)這種方式可對(duì)過(guò)程實(shí)施精確控制同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)靈活的保護(hù)。

   未來(lái)燃料電池研究中心將進(jìn)一步增加垂直整合，以完成燃料電池系統(tǒng)。這是一個(gè)非常復(fù)雜的任務(wù)。“這需要人機(jī)互動(dòng)”，燃料電池研究中心生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)主管Lars Prei?ner解釋道，“而兩個(gè)SafetyEYE系統(tǒng)的安裝已打下了完美的基礎(chǔ)。”

   對(duì)燃料電池研究中心而言，安全系統(tǒng)的靈活性是選擇時(shí)的關(guān)鍵因素：只有行業(yè)需要的自動(dòng)化的高精度制造過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)燃料電池組和系統(tǒng)的可再生制造。進(jìn)而要想連續(xù)制造燃料電池，就需要諸如三維安全攝像系統(tǒng)SafetyEYE提供的靈活的安全解決方案。

“基于目視的”安全技術(shù)

   皮爾磁公司提供的三維安全攝像系統(tǒng)SafetyEYE包括傳感設(shè)備和分析單元。傳感設(shè)備由三個(gè)高動(dòng)態(tài)的攝像機(jī)組成，可提供被監(jiān)控區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。分析單元通過(guò)光纜接收攝像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)并采用高度復(fù)雜的安全算法來(lái)計(jì)算三維圖像。通過(guò)這種方式可以觀察物體的三維圖像并能精確地描述其位置。然后將該信息添加到系統(tǒng)設(shè)置的探測(cè)區(qū)域中，以判斷是否有人違規(guī)進(jìn)入探測(cè)區(qū)域。高性能電腦將圖像處理結(jié)果發(fā)送到PSS控制系統(tǒng)；PSS帶有輸入和輸出模塊，可充當(dāng)機(jī)械控制器的接口并控制SafetyEYE的整個(gè)運(yùn)行。如果分析單元發(fā)出信號(hào)說(shuō)明有人違規(guī)進(jìn)入探測(cè)區(qū)域，則可配置輸出模塊將被關(guān)閉。下是2016年度自動(dòng)化儀器供應(yīng)商：

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