PARAMETROITAVAN KONENÄKÖJÄRJESTELMÄN KEHITYSTYÖ MAVI PROJECT Kirjasto: \\MAVI\Teemu_Purmonen\doc. Versio: 1.0

Transkriptio

1 PARAMETROITAVAN KONENÄKÖJÄRJESTELMÄN KEHITYSTYÖ MAVI PROJECT 2009 Kirjasto: Tiedosto: \\MAVI\Teemu_Purmonen\doc Versio: 1.0 Tila: luonnos [x] ehdotus [] hyväksytty [] Muutoshistoria: Versio Pvm Tekijä Huomautus Teemu Purmonen JAKELU: muut Projektin johtoryhmä Jussi Kuosa (ohjaaja) Riku Laaksonen Teemu Purmonen, Janne Kautonen 1 LYHENTEET

2 Tässä dokumentissa on kuvattu piirikorttiliityntöjen vaatimukset Tietomyrskyn MCU-51 korttisarjan ja H8 prosessorikortin väliselle liitynnälle... OPC LABVIEW CE on avoimen tiedonsiirron standardi, jota käytetään teollisuuden automaatiosovelluksissa, Labview on National Instrumentsin tekemä ohjelmointiympäristö, joka perustuu graafiseen G-kieleen. CE-merkintä, tuotemerkintä, jolla valmistaja osoittaa tuotteen olevan direktiivien mukainen

3 Sisältö 1. JOHDANTO TOIMINNALLISET VAATIMUKSET... 4 Kameratekniikka rakenne JA toimintaparametrit... 5 Käyttöliittymä... 5 Kuva-analyysi (LabView)... 5 Kehitysympäristö RAKENTEELLISET VAATIMUKSET Koko Paino Ulkonäkö, väri, kilvet YMPÄRISTÖVAATIMUKSET Lämpötila-alue Kosteus, testit käyttöpaikan korkein sallittu korkeus merenpinnasta (ilmanpaine, jäähdytys) Ilman epäpuhtaudet Tärinä, testit Kuljetus Iskukoe korroosiotestit Muut epäpuhtauskaasutestit EMC-vaatimukset Ympäristöön liittyvät standardit TURVALLISLIUSVAATIMUKSET KÄYTETTÄVYYSVAATIMUKSET Asennusvaatimukset Luotettavuusvaatimukset Elinkaarivaatimukset Huollettavuusvaatimukset Kuljetusvaatimukset Kierrätys ja hävittäminen KUSTANNUSVAATIMUKSET HYVÄKSYNNÄT MUUT VAATIMUKSET... 15

4 1. JOHDANTO Teemme Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulussa laadunvalvonta konenäkösovellusta. Työ tulee PKAMK:n muovi- ja konetekniikan laboratorion käyttöön asiakastuotteiden laaduntarkasteluun sekä opetuskäyttöön. Kehitystyön lähtökohtana on ottaa huomioon alueellisen kappaletavara automaation kehitystrendit sekä mahdolliset kaivannaisteollisuuden konenäkösovellukset esim. vesiprosessien valvonnan yhteydessä. Työn tavoitteena on kehittää konenäkösovellukselle hajautettu logiikkaohjaus- ja OPC-liityntä logiikan ja mittausohjelmiston välille (Labview). Konenäkökameralla tai jollain muulla tunnistus menetelmällä tunnistetaan mitattava tuote ja tuotteen tiedot välitetään OPC-rajapinnan kautta mittausohjelmistolle. Vastaavasti mittausohjelmiston säätö- ja ohjausparametrit välitetään logiikalle OPC-rajapinnan kautta. 2. TOIMINNALLISET VAATIMUKSET Projektissa pyritään saamaan toimiva kokonaisuus mikä sisältää Labview liitännäisen kameran, logiikalla ohjattavan moottoriohjaimen sekä tiedonsiirtoyhteyden (esim. Profibus DP ja OPC). Kappaleen tunnistaminen tapahtu viivakoodinlukijalla ja tuotetieto välitetään OPC-tietokannan välityksellä Labview-ohjelmalle tai kappaleen valinta tehdään ohjelmalla. Logiikalla käynnistetään Labview konenäkösovellus Logiikalla ohjataan moottoria useaan määriteltyyn asentoon ja tämä tieto välitetään Labview:lle OPC:n kautta. Logiikalla tehdään moottoriohjaukset sekä logiikka toimii masterina järjestelmälle ohjaten mittauksen etenemistä. Logiikka antaa käyntitiedon Labview-ohjelmalle sekä toimii paikkatiedon mittaajana mitaten pulssianturilta tulevaa pulssitietoa. Logiikalla voidaan toteuttaa valaistuksen säätö sekä mahdolliset muut kameraan liittyvät ohjaustoiminnot. Teholähteenä toimii kaksi virtalähdettä, joihin on määriteltyinä virranrajoitukset. Beckhoffin I/O palikoille 100mA ja moottorille 2A virranrajoitus.

5 Kameratekniikka rakenne ja toimintaparametrit Kameratekniikkaan kuuluu käytettävät objektiivit (määritetään tarkemmin myöhemmin) (rakennekuvat, tuotetietokanta & mittausparametrit), Käyttöliittymä Käyttöliittymä toteutetaan Labview ympäristössä. Käyttöliittymässä näkyy käytettävän kappaleen tunnistenimi, kuva kappaleesta, hylättyjen kappaleiden määrä. Kuva-analyysi (LabView) Kuva analysoidaan LabView ohjelmistolla, jolloin kuvaan käytetään erilaisia mittaustyökaluja ja siitä mm. mitataan perus mitat, kuten leveys ja pituus. Kehitysympäristö Järjestelmän runkona toimii koululla oleva laadunvalvontaan käytetty valmis runko, jota päivitettiin. Kameraa käytetään laadunvalvontaan, jolla otettu kuva siirretään tietokoneella LabVIEW ohjelmistoon, jolla tehdään tarvittavat mittaus ja tunnistustyöt. LabVIEW:llä tehdään myös järjestelmän käyttöliittymä. Kamerana voidaan käyttää esimerkiksi Cognexin DVT 530 Legend kameraa. Kamera tarvitsee valaistuksen ja se voidaan toteuttaa esimerkiksi Cognex Smart Light valolla. Siemensin S7 ohjelmalla tehdään käyttöliittymä ja moottorisohjaukset. Hajautettuja I/O moduuleita käytetään hajauttamaan järjestelmää. Voidaan käyttää esim. Beckhoffin moduuleja.

6 3. ORGANISAATIO JA AIKATAULUT Kuvassa on projectin henkilöstö, sekä työaikataulu. Kehityspäällikkö Jyrki Kankkunen Koulutus ja kehittämispäällik ö Kim Wrange Ohjaaja Jussi Kuosa Laboratiohenkilökunta Projekti Insinööri Janne Niemi Entinen muovipuolen koulutusjohtaja Kari Mönkkönen Lab-view-asiantuntija Janne Kautonen Muovipuolen opiskelijat Projektinryhmän jäsen Riku Laaksonen Logistiikka, moottorinohjaus ja hajautettu I/O, tuotepaletti, tuotteen tunnistus Projektinryhmän jäsen Teemu Purmonen Kameratekniikka rakenne ja toimintaparametrit (rakennekuvat, tuotetietokanta & mittausparametrit), käyttöliittymä, kuva-analyysi (labview)

7

8 4. RAKENTEELLISET VAATIMUKSET Runko, hajautettu I/O, käyttöliittymä Hajautettu I/O Hajautettu I/O käsittää I/O moduulit, OPC-rajapinnan ja PLC:n Käyttöliittymä Labview ohjelma ja käyttöliittymä. Runko Runkoon kuuluu X-pöytä, moottoriohjain, tunnistin sekä kamea laatikko että jalusta.

9 4.1 Koko Kooltaan laitteen pitää mahtua muovipuolen muovipurikoneen viereen ja tarkoitus on että se olisi helposti liikuteltava, jotta sitä voisi tarpeenmukaan liikutella laboratorioissa. Kamera olisi tarkoitus sijoittaa muovitekniikan tiloissa olevan kuivurin paikalle (kuva alla). Laite on siinä tarpeeksi lähellä muovipuristinta ja sähköistys on helppo toteuttaa valmiiden pistorasioiden avulla.

10 Kuva luonnossa siitä mihin konenäköjärjestelmä tullaan sijoittamaan.

11 4.2 Paino Painoa ei saa olla paljoa koska prosessia on oltava mahdollista siirtää helposti. 4.3 Ulkonäkö, väri, kilvet Prosessissa on musta kameralaatikko ja metallin harmaasta alumiini kiskosta rakennettu pöytä. Kuvassa kameran runko.

12 5. YMPÄRISTÖVAATIMUKSET Konenäköjäjestelmän ja etenkin kameran on kestettävä vähintään pienimuotoista tärinää. Huoneessa oleva valaistus häiritsee kameralle suunniteltua valaistusta siinä määrin, että kamera täytyy olla suojattu ulkoiseltavalaistukselta. 5.1 Lämpötila-alue Kameran toimintalämpötila on oltava välillä 0-45C. 5.2 Kosteus, testit käyttöpaikan korkein sallittu korkeus merenpinnasta (ilmanpaine, jäähdytys) Sijoitus tilassa ei ole laitteistotlle haitaavaa määrää kosteutta. 5.3 Ilman epäpuhtaudet Ilmassa olevat epäpuhtaudet, kuten pöly, saattavat liata kameran linssin. Laitteiston sijoitus paikassa ei ole haitallisia ilmanepäpuhtauksia. 5.4 Tärinä, testit Liiallinen tärinä aihetuttaa mittaepätarkkuutta ja kuvan laatu kärsii. Laitteiston sijoitus paikassa ei ole esiinny merkittävää tärinää. 5.5 Kuljetus Kuljetuksen ajaksi prosessin voi kääntää kylelleen, jolloin pääsee matalemmista tiloista ohi. Kuljettamiseen käy hydraulinen pumppukärry. Kuljettamisen aikana pitää varoa moottoria ja kamera ja valaistus pitää pysyä mahdollisemman liikkumattomana, muutoin joudutaan kalibroimaan kamera uudestaan ennen käyttöönottoa. Kuljetuksen ajaksi linssi on hyvä irroittaa kamerasta sen suuren massan vuoksi. 5.6 Iskukoe korroosiotestit Ei ole merkitystä projektille

13 5.7 Muut epäpuhtauskaasutestit Ei ole merkitystä projektille 5.8 EMC-vaatimukset Muovinen kappaleesta varmistettava, että se ei ole sähköinen, eikä siinä ole muita ei haluttuja epäpuhtauksia, jotka voivat näkyä kamerankuvassa ja haitata mittauksia. Tilassa ei ole mitään laitteistolle haitallista säteilyä 5.9 Ympäristöön liittyvät standardit Ei ole merkitystä projektille. 6. TURVALLISLIUSVAATIMUKSET Kameran valaitukseen käytettävän valon teho on haitallisen voimakas silmille läheltä katsottuna. kosketeltavan pinnan maksimilämpötila ryömintävälit, ilmavälit testikoestusjännitteet korkeajänniteosien suojaus paloluokitus turvallisuuteen liittyvät käytettävät standardit 7. KÄYTETTÄVYYSVAATIMUKSET 7.1 Asennusvaatimukset Kaapelit tuodaan yläkautta prosessille. Kaapeleiden tarvitsee kestää moottorille tulevan 2A virran. Käytettävät kaapelit selvitetään myöhemmin.

14 o kaapelin tulosuunta (ylhäältä, alhaalta) o kaapelipäätteiden tila o käytettävät kaapelit o asennusaikatavoite 7.2 Luotettavuusvaatimukset Kameran valolle käyttöaika on tuntia. 7.3 Elinkaarivaatimukset Tarkennetaan vielä Maksimi käyttöaika tuntia päivässä. Moottorin elinkaaren pituus. o elinkaaren pituus o käyttöaika tuntia/päiviä o sähkömekaanisten komponenttien (katkaisijat, releet) maksimi käyttökertojen määrä koko elinkaaren aikana 7.4 Huollettavuusvaatimukset Tarkoituksena on että prosessia voi huoltaa paikanpäällä. Varaosia joudutaan tilaamaan rikkoutuneiden tilalle. Rungon varaosia saadaan koululta. Kamera, valo ja linssi joudutaan tilaamaan esimerkiksi National Instrumentiltä. 7.5 Kuljetusvaatimukset Kuljetuksen ajaksi olisi syytä irroittaa kamera ja linssi, jotteivat ne kärsisi mahdollisia vahinkoja. Prosessi on sen verran iso, että sitä on hankala siirtää ilman hydraulista pumppukärryä, tätä suositellaan koulun sisällä tapahtuviin siirtoihin. Pitemmät siirrot voivat tapahtua esim. pakettiautolla.

15 7.6 Kierrätys ja hävittäminen Alumiini kiskot voidaan ottaa uusio käyttöön. Moottoriyksikkö voidaan ottaa opetuskäyttöön. Kamera laatikko voidaan laittaa metallin keräykseen. 8. KUSTANNUSVAATIMUKSET Projektin kustannukset koostuvat laitteiston uusimisesta ja suunnittelutyötehtävistä alla olevan tualukon mukaisesti. Kustannus Eur ajalle Henkilötyökustannukset (2 hlö) 2*750e =1500e Laitteistokustannukset ja ohjelmistokustannukset kamera + valo = 3500e HYVÄKSYNNÄT Käytetty kamera Cognex DVT 530 Legend on CE - sertifioitu. 10. MUUT VAATIMUKSET uudelleenkäytettävyys suunnittelussa