حسگرهای هوشمند

موضوع:  حسگرهای هوشمند برای هر چالش[1]:

مزایای تکنولوژی حسگرهای لیزری برای کابردهای تصحیح خطاهای پیچیده

خلاصه مطلب:

تصحیح سریع و قابل اعتماد برای اطمینان از حصول توان عملیاتی بدون از بین بردن کیفیت آن، امری ضروی به شمار می رود. بررسی های دستی کیفیت معمولا خسته کننده و مستعد خطا هستند و همچنین سیستم های بصری پیچیده نیز گران قیمت و زمان بر برای پیاده سازی هستند. در همین حال، اغلب راه حل های سنسوری برای موارد پیچیده نیاز به سنسورهای متعددی دارند. اگرچه، ممکن است همیشه اینطور نباشد.

به لطف پیشرفت تکنولوژی اندازهگیری لیزری، اکنون سنسورها می توانند در اهداف اندازهگیری چالش بر انگیزتری استفاده شوند نظیر: هدف های شفاف، بازتابنده و کنتراست[1] کم و همچنین می توان چندین وظیفه بررسی را با یک سنسور انجام داد. بعلاوه، از طریق اتصال IO-link، ردیابی عملکرد سنسور، تشخیص نتایج بررسی و حتی پیش بینی نیاز به تعمیراتی مانند تمیز کردن لنز قبل از خرب شدن سنسور آسان تر خواهد بود.

این مقاله توضیح می­دهد چگونه پیشرفت تکنولوژی اندازهگیری لیزری و استفاده از اتصال IO-link،  بررسی سیستم های پیچیده را آسان تر، قابل اطمینان تر و ارزان تر کرده است.

تشخیص حالت دوگانه: فاصله و شدت نور

به طور سنتی، سنسورهای لیزری، فقط برای اندازه­گیری ­فاصله استفاده می­شدند که عمدتا یا از تکنولوژی سه گوش­سازی لیزر و یا زمان نقطه گریز استفاده می­کردند. اکنون، برخی از سنسورهای لیزری اندازهگیری نه تنها فاصله بلکه می­توانند شدت نور (که ما آن را حالت دوگانه می نامیم) را نیز اندازهگیری کنند. این بدان معناست که سنسور نه تنها می­تواند زمانی که هدف در یک فاصله مشخص وجود دارد، بلکه زمانی که مقدار مشخصی از نور را به گیرنده باز می­گرداند را نیز تشخیص دهد. در حالی که تصویرگر CMOS ( فن آوری اساسی استفاده شده در پشت این حالت دوگانه) جدید نیست، اکنون تولید کنندگان سنسور از این فنآوری برای گشودن قفل توانایی سنسورها در ارائه چندگانه اطلاعات مانند فاصله و یا شدت نور در یک سنسور استفاده می­کنند.

بررسی­های بیشتر با تجهیزات کمتر:

یکی از علت­های مقرون به صرفه بودن سنسورهای دوگانه این است که به کاربران اجازه می­دهد چندین شرایط را با یک سنسور بررسی کنند. در استفاده اخیر، در صنعت تولید الکترونیک،  از یک سنسور فاصله لیزری با حالت دوگانه برای تصحیح خطاهای تراشه های مدار مجتمع در نوار استفاده شد.

تصحی خطا برای این کاربرد نیز به شرایط زیر دارد:

1. آیا تراشه مدار وجود دارد؟ این با اندازه فاصله تعیین می شود. در صورت عدم وجود تراشه ، فاصله بین سنسور و هدف بسیار زیاد خواهد بود.
2. آیا در هر پاکت بیش از یک تراشه وجود دارد؟ این نیز با فاصله تعیین می شود. اگر تراشه دوم در بالای تراشه اول قرار گیرد ، فاصله بین سنسور و هدف بسیار کم خواهد بود.
3. 3-    3. تراشه با کدام سمت خوددر پاکت قرار گرفته است؟ این با کنتراست تعیین می شود زیرا یک طرف تراشه نسبت به طرف دیگر رنگ تیره تری دارد. اگر سمت تاریک تراشه رو به بالا باشد ، شدت بازگشت نور به گیرنده سنسور کمتر است.

از طریق روش­های سنتی برای تشخیص این فرآیند نیاز به دو سنسور داریم: یکی برای تشخیص تغییرات فاصله و دیگری برای تشخیص تغییرات در کتراست. از طریق یک سنسور دوگانه می­توان سه حالت را تشخیص داد: حالت نبود تراشه، دوتایی شدن آن و همچنین پشت و رو شدن آن در پاکت.

اندازه گیری قابل اعتماد و تشخیص اهداف چالش برانگیز:

علاوه بر امکان بررسی و تشخیص های بیشتر از طریق یک سنسور حالت دوگانه، این سنسورها همچنین می­توانند وجود اهدافی را که سایر سنسورها مبتنی بر لیزر و LED برای آن ساخته شده اند نظیر اهداف بازتابنده و یا واضح را نیز تشخیص دهند. از آنجایی که آنها فاصله را اندازه­گیری میکنند، سنسورهای لیزری برای کاربردهایی با کتراست کم جایی که بقیه سنسورها به مشکل برخورد میکنند نیز ایده آل هستند نظیر : تشخیص آج لاستیک در صنعت خودروسازی. سنسورهای هوشمند کوچکترین نوری که به گیرنده می­رسد را نیز تشخیص می­دهند برای مثال زمانی که اهداف تاریک را تشخیص می­دهند. این سنسور به طور خودکار تنظیمات نوردهی خود را برای افزایش بیشتر و سیگنال قوی تر تنظیم می کند.

صرفه جویی در هزینه:

استفاده از سنسورهای هوشمند و قدرتمندتر به تولیدکنندگان این امکان را می دهد تا مسائل بیشتری را با تجهیزات کمتری حل کنند و هزینه های پیشین و طولانی مدت نگهداری سنسورهای اضافی را کاهش دهند. با استفاده از این دستگاه های چند منظوره ، تولیدکنندگان می توانند در مدل های سنسورهای کمتری استاندارد سازی کنند ، این امر همچنین باعث کاهش هزینه های موجودی و ساده سازی آموزش اپراتورها می شود.

ارتباطات IO-Link:

فناوری مهم دیگری که می تواند به صرفه جویی در وقت و هزینه در برنامه های کنترل کیفیت کمک کند ، ارتباطات IO-Link است. IO-Link امکان تبادل دو جهته اطلاعات را برای سنسورهایی که از IO-Link پشتیبانی می کنند و به یک master متصل هستند را فراهم می­کند. با ارتباطات IO-Link می توان به داده های سنسور در زمان واقعی دسترسی پیدا کرد و برای تجزیه و تحلیل طولانی مدت وارد آن شد. این اجازه می دهد تا فرآیندهای کنترل کیفیت در زمان واقعی کنترل و بر اساس داده های ذخیره شده در طول زمان بهینه شوند. مزایای کلیدی آن شامل مانیتور کردن و عیب یای از راه دور در زمان واقعی، پیش بینی تعمیرات و جایگزینی خودکار تجهیزات است.

مانیتور از راه دور و تشخیص در زمان واقعی:

IO-Link از طریق هر سنسور به کاربران امکان مشاهده خطاها و وضعیت سالم بودن را می دهد. این بدان معناست که کاربران می توانند نه تنها کاری که سنسور انجام می دهد بلکه نحوه عملکرد را نیز بررسی کنند. علاوه بر این ، تشخیص در زمان واقعی به کاربران این امکان را می دهد تا بدون خاموش شدن خط یا دستگاه ، هنگامی که سنسور خراب است آسانتر تشخیص داده و مشکل را تشخیص دهند. به عنوان مثال ، با استفاده از IO-Link ، کاربران می توانند به سرعت دقیقاً دلیل خرابی شرایط بررسی را شناسایی کنند ، که به حل سریعتر مشکلات کمک می کند. نرخ عبور / عدم موفقیت در بررسی را می توان با گذشت زمان پیگیری کرد تا بهترین اقدام را تعیین کند.

علاوه بر این ، عملکرد کشف با IO-Link نشان می دهد که کدام سنسور نیاز به توجه دارد ، به ویژه در جایی که بسیاری از سنسورها با هم گروه شده اند. در مثالی که در تصویر زیر وجود دارد ، چندین سنسور در یک فضای محدود وجود دارد که تعیین اینکه کدام سنسور نیاز به تمیز کردن دارد را دشوار می کند. عملکرد کشف اجازه می دهد تا سنسور مشکل ساز پررنگ تر شود ، شناسایی و رسیدگی سریع به مسئله را آسان می کند و از کار افتادگی برنامه ریزی نشده می کاهد.

پیش بینی تعمیرات:

ارتباط IO-Link همچنین می تواند برای پیش بینی های تعمیرات و نگهداری استفاده شود. به عنوان مثال ، کاهش بهره اضافی سنسور به دلیل تجمع گرده ها ، می تواند عملکرد سنسور را با گذشت زمان تحت تأثیر قرار دهد. با استفاده از IO-Link ، به اپراتورها می توان هشدار داده شود که  قبل از خرابی سنسورها تمیز شوند.  علاوه براین، با استفاده از IO-Link، اپراتورها میتوانند زمان اجرا و عملیات سنسور را ردیابی کنند برای تخمین زدن اینکه چه زمانی یک سنسور نیاز به تعمیر و یا تعویض در جدل زمانبندی شده تعمیرات به آن رسیدگی کنند.

تعویض خودکار آسان:

وقتی یک تجهیز نیر به تعویض دارد، قابلیت ذخیره اطلاعات IO-Link امکان تغییر مجدد خودکار پارامتر را فراهم می کند (این قابلیت به عنوان تعویض خودکار دستگاه یا ADR نیز شناخته می شود). کاربران می توانند مقادیر پارامتر سنسور موجود را برای جایگزینی یکپارچه به سنسور جایگزین وارد کنند ، و دستگاه جدید را در اسرع وقت فعال و راه اندازی کند.

نتیجه گیری:

به طور کلی ، استفاده از سنسورهای هوشمند با حالت دوگانه و ارتباطات IO-Link می تواند به حل برنامه های تصحیح خطا با قابلیت اطمینان بیشتر و دستگاه های کمتر کمک کند. همچنین انتخاب سنسورهای هوشمند به مدیران کارخانه امکان می دهد تا فرآیندهای بررسی کیفیت خود را بر اساس داده های خود دستگاه ها بهینه کنند.

[1] Contrast