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视频安全保护系统在汽车行业的应用

www.cechina.cn2009.02.13阅读 2317

  戴姆勒-克莱斯勒公司首次在其C级轿车的生产中采用了视频安全保护系统,这种系统比死板的光电安全保护系统拥有更强大的功能。
  在大批量的汽车自动化生产线上,工人的一个无意识的动作可能会使光电控制系统立即发出安全报警,使得正在工作的机器人马上停止工作。为了使机器人恢复正常工作,负责设备维护的工程师必须投入很大精力重新调整程序。这种情况以前在戴姆勒-克莱斯勒公司位于德国Sindelfingen市的C级轿车车架生产厂的生产过程中经常出现,现在,由于采用了带视频摄像的安全保护系统,这种情况得到了很大程度的改善。

视频安全保护系统在汽车行业的应用如图

  新旧安全保护技术的对比:原来的光电安全控制技术(黄色)和视频安全保护装置(中部上方)满足了相同的安全保护要求

  洞察秋毫的电子眼
  视频摄影系统中,“安全监控电子眼”的观察范围不是光电控制系统能够提供的那种二维安全保护,也不是机械式的安全保护区的形式。在计算机中,安全监控电子眼的安保控制范围是没有界限的。

视频安全保护系统在汽车行业的应用如图

  工人进入安全保护区域的外层区域

  一般应用情况下,戴姆勒-克莱斯勒公司的安全技术人员首先会在计算机中绘制出机器人或加工机床运动部件的包络线,然后再围绕着危险区确定直线型或者弧型的三维安全带www.cechina.cn,并确定好不同的安全等级。
  安装在设备上方铝合金安装板上的安全监控电子眼会根据三个CMOS摄像机提供的数据生成监控图像,提供及时的安全保障。电子眼每秒钟可拍摄60幅照片,并分别将这些照片发送给两个独立的安全控制计算机,由它们分别进行安全状况的分析计算。当连续三张照片上都发现有异物进入危险区时,控制系统即可在180μs的时间内发出安全保护的报警信号;如果异物仅是沿着切向方向进入外层安全保护区时,控制系统会发送控制指令使机器人放慢运动速度,且发出报警信号;只有在出现有危险的运动时,机器人或加工机床才停止工作。
  成功的合作
  基于大批量汽车生产过程中的很多安全需求,戴姆勒-克莱斯勒公司与Pilz工业安全技术公司合作,共同实现了这种视频安全保护系统在汽车生产线上的安全应用。
  Pilz公司研发和生产了这种视频安全保护系统,并承担了几乎所有的软件开发任务,还负责安全监控系统在生产线中的集成以及这一技术的审批和认证。
  戴姆勒-克莱斯勒公司的研发中心则负责三维图像分析的算法和系统标定的工作,戴姆勒-克莱斯勒公司的生产和材料技术部门(PWT)则负责系统标准、应用范围的定义和日常生产中的安全保护试验。
  在PWT的试验室中,他们专门为这个项目开辟了一个验证这一技术的实验场地。Anton Hirzle先生,PWT的自动化与控制技术领导人说到:“我们的同事在5年前就利用电子眼技术成功解决了车辆周围环境的识别问题www.cechina.cn,现在,我们已掌握的技术又发挥了很有意义的作用——保护操作工人的人身安全。”
  实施该电子眼项目所耗用的时间中,大部分时间耗在了专业协会的安全标准和技术要求的验证上面了。Hirzle先生解释说:“因为电子眼关系到人身安全问题,因此要满足极高的行业安全标准和技术要求。”
  除了可以分为几个不同的安全等级用摄像机对一个生产工序进行监控之外,安全监控电子眼还可以对几个生产工序的工位同时进行监控,对各个安全监控区域采用不同的安全保护措施。
  Hirzle先生说:“电子眼的监控运算速度很快,根据我们的计算控制工程网版权所有,采用这一安全保护技术之后,整个生产线的平均收益率将提高70%。另外,安全监控电子眼的安装标定以及安全保护空间的调整时间仅需几个小时,在不影响正常生产的同时,可以通过软件升级的方式来安装部件。”
  下一步的研究与应用
  专家们认为:未来的视频图像安全保护技术能够将工人和机器人更加紧密、更加安全可靠地融为一体,很好地保证生产现场的工人安全,另外,未来的图像识别系统还将能识别不同的物体,也就是说:当操作工人处于危险区内时www.cechina.cn,机器人停止工作,当进入危险区的是一个塑料瓶或其他杂物时,机器人可能会照常工作控制工程网版权所有,这显然更加合理,减少了不必要的停工。

视频安全保护系统在汽车行业的应用如图

  工程师在计算机中设定了三维的安全保护区,并定义了不同的安全保护等级

  目前,戴姆勒-克莱斯勒公司仅在其汽车制造领域的C级至E级轿车生产过程中使用了与Pilz公司合作研发的这一技术,将来在其它领域中,这种视频安全保护技术必定会有更加广泛的应用。

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