臺達(dá)整合控制方案助力中空玻璃充氣機(jī)智能自主引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)行業(yè)零突破

臺達(dá)整合控制方案

助力中空玻璃充氣機(jī)智能自主引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)行業(yè)零突破公司名：中達(dá)電通部門：華北大區(qū)報(bào)告人：李得寧日期：2015-1-92臺達(dá)整合控制方案

助力中空玻璃充氣機(jī)智能自主引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)行業(yè)零突破關(guān)鍵字：整合方案、智能自主、行業(yè)零突破目錄3

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)簡介工藝簡介工藝原理設(shè)備外觀示意圖電氣架構(gòu)控制原理123456目錄4充氣氣源選擇，特點(diǎn)調(diào)試要點(diǎn)及問題分析常見問題分析市場展望789105北京***玻璃北京機(jī)電華北大區(qū)+視覺產(chǎn)品處團(tuán)隊(duì)構(gòu)成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)簡介李杉–業(yè)務(wù)溝通；李得寧-整體方案的技術(shù)支持，開發(fā)與調(diào)試；焉志亮-視覺技術(shù)支持；李工-電氣安裝、工藝流程支持、設(shè)備協(xié)

助調(diào)試；6工藝簡介中空玻璃由美國人于1865年發(fā)明，是一種良好的隔熱、隔音、美觀適用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是用兩片（或三片）玻璃，使用高強(qiáng)度高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結(jié)，制成的高效能隔音隔熱玻璃。

中空玻璃多種性能優(yōu)越于普通雙層玻璃，因此得到了世界各國的認(rèn)可，中空玻璃是將兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘結(jié)密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的玻璃制品。其主要材料是玻璃、鋁間隔條、彎角栓、丁基橡膠、聚硫膠、干燥劑。7工藝簡介中空玻璃能有效的降低玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)U值，是一種非常經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能手段，已被大量應(yīng)用在建筑上。中空玻璃的原理是在玻璃之間插入一層隔熱性能好的空氣層，起瓶頸作用，降低整體傳熱系數(shù)。隨著玻璃技術(shù)的不斷進(jìn)步，如低輻射玻璃技術(shù)，對“瓶頸”材料的要求也越來越高，而惰性氣體具有比干燥空氣更低的導(dǎo)熱性能，更穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因此被廣泛用于高檔中空玻璃中空層材料。

氬氣是一種惰性氣體,充惰性氣體除帶來看不到的“節(jié)能性”之外，還會帶來一些實(shí)際的作用，如降低玻璃玻璃兩側(cè)面溫差，減少玻璃表面結(jié)露幾率。8工藝簡介中空玻璃充氬氣是為了改善其熱工性能。對于節(jié)能窗戶，一開始就是以一個相對低的熱阻開始，每個改善（包括低輻射鍍膜，充氣，和多層玻璃在內(nèi)）都是重要的。

在我們力求開發(fā)更多的節(jié)能建筑時代，使用充氣中空玻璃這樣的節(jié)能產(chǎn)品就變得更常見。傳統(tǒng)的把氬氣充進(jìn)中空玻璃把空氣排出看起來是一個艱難的任務(wù)，最簡單的方法手動充氣法，在中空玻璃的間隔條上打兩個孔，然后把壓縮過的氬氣注入中空玻璃一側(cè)底部，大致測量另一段出氣孔中空氣排出量，然后用如圖中的塞子進(jìn)行封閉，但這樣的方式中空玻璃的充入的氬氣含量不足40%，這樣就導(dǎo)致效果很差；9工藝簡介根據(jù)國家最新頒布的新《中空玻璃》標(biāo)準(zhǔn)GB/T11944和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1279-3玻璃行業(yè)對中空玻璃充氣和密封膠檢測相關(guān)規(guī)定，中空玻璃充入的惰性氣體含量不得低于80%這就使得人工充氣法無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在此大背景下，臺達(dá)整合控制方案應(yīng)市場需求完美客制化達(dá)到行業(yè)首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)自動高效的充氣機(jī)智慧化控制；依托臺達(dá)PLC，ASD,HMI,AMD和機(jī)械視覺DMV控制器組成主動式自主引導(dǎo)搭配行業(yè)龍頭德國赫蘭德自動充氣機(jī)完美結(jié)合創(chuàng)造出高效的全自動外置式玻璃氬氣充氣機(jī)，加工的玻璃氬氣含量達(dá)到90%以上。10工藝簡介設(shè)備主要通過CCD進(jìn)行充氣孔位置和回氣孔位置的自動識別，通過PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算和處理進(jìn)行控制引導(dǎo)伺服進(jìn)行精密定位，啟動自動充氣，充氣完成后回到待機(jī)位置等待下個物料的信號；11工藝原理全自動玻璃氬氣充氣機(jī)主要通過CCD進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，PLC進(jìn)行處理后命令伺服進(jìn)行充氣孔的位置定位，后充氣機(jī)進(jìn)行插入充氣孔和回氣孔，等待信號到位后進(jìn)行極速并列的充回氣，待充氣濃度達(dá)到設(shè)置值后，充氣針，回氣針拉回，密封塞子自閉合，PLC控制伺服將充氣平臺拉回到待機(jī)工位等待下一玻璃的進(jìn)入。此設(shè)備填補(bǔ)了行業(yè)空白，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出新國標(biāo)和歐標(biāo)制定的惰性氣體填充含量，始終充入的惰性氣體保持在90%以上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效，得到玻璃行業(yè)客戶的親睞。PLAY12電器控制架構(gòu)圖RS232DOP-B10S615主控HMIEH3主機(jī)+擴(kuò)展模塊RS485+I/ODA控制1313硬件成員設(shè)備名稱數(shù)量功能DVP28SV11T1主邏輯處理DVP16SP11T5I/O處理DVPCOPM-SL1CANopen主站TAP-CN031CANopen分接板ASD-A2-1021-M2CANOPEN，1KWECMA-E11310GS2A2中慣量VFD2200C43A1C2000，220KWVFD750C43A1C2000，75KW設(shè)備名稱數(shù)量功能DOP-B10S6151人機(jī)對話DVP64EH00T31主邏輯處理DVP06XA5DA處理DVP16HM1I/O處理DVP16HP1I/O處理ASD-B2-04212伺服驅(qū)動ASD-B2-07212伺服驅(qū)動VFD007EL43A1輸送變頻器DMV1000-80GX1視覺套裝DMV-LN08MC1相機(jī)鏡頭DMV-LRSR050030P1光源DMV1000-P10241光源控制器1414設(shè)備外觀1515設(shè)備外觀整體電控柜配置赫蘭德氬氣充氣機(jī)以高效高濃度著稱。充氣機(jī)中空玻璃充氣演示1616設(shè)備外觀設(shè)備氬氣儲氣罐整體設(shè)備外觀圖1717控制原理

控制的主導(dǎo)為：將中空玻璃從上一道合片工序輸送到充氣機(jī)的輸送帶，采集到玻璃到位信號后，在確認(rèn)前段的玻璃占位處無加工中的玻璃后進(jìn)行玻璃輸送至待充氣區(qū)，啟動擋位氣缸進(jìn)行初定位，然后通過控制命令驅(qū)動伺服進(jìn)行CCD的充氣孔位置查找，后在進(jìn)行回氣孔的位置查找，經(jīng)過像素和距離的采集轉(zhuǎn)換處理為控制伺服精確定位的定位命令，定位完成后進(jìn)行高效充氣處理，待充氣完成后進(jìn)行安全點(diǎn)的回歸與充氣完成的玻璃輸送至下道自動打膠工序；1818氣體選擇原理

一般來說,充氣中空玻璃所使用的惰性氣體為氬氣,具有無色、無味、無毒的特點(diǎn),其分子量是較空氣重38%,導(dǎo)熱系數(shù)比空氣小。

我們呼吸的空氣中含78%的氮?dú)猓?1%的氧氣和1%的氬氣。氬氣通常是在生產(chǎn)液態(tài)氮和氧時被餾分出來的。氬氣是無色無味且無毒的氣體，它的性質(zhì)不活躍，熱傳導(dǎo)率比空氣小30%。

一氣源分析：1919在化學(xué)元素周期表上，氬氣被排在惰性氣體類，包括氦，氖，氪和氙。氪氣和氙氣也會被用來充中空玻璃以改善其熱工性能，0度時的比重分別是4.56kg/m3和2.86kg/m3，這兩種惰性氣體的穩(wěn)定性和反應(yīng)性和氬氣類似。但是它們遠(yuǎn)較氬氣貴很多，市場較少使用。

對中空玻璃填充的氣體而言，較廣泛應(yīng)用的是氬氣，0度時比重是1.7836kg/m3（同樣條件下空氣比重是1.2928kg/m3）。無色，無味，無毒（除非它的濃度高到替代了空間中的氧氣），耐紫外線，對光線無影響。且它是市場上最便宜的氣體之一。

氣體選擇原理2020

氬氣提高中空窗的保溫能力。因?yàn)闅鍤鈱?dǎo)熱不像空氣那么容易，冬天可將熱能保留在室內(nèi)夏天將熱阻擋在室外。窗戶破裂或其他原因?qū)е職鍤庑孤┒疾粫θ撕徒ㄖ镉兴鶕p害。氬氣在自然狀態(tài)下存在。我們每時每刻呼吸的空氣中就含有氬氣，是一種無毒的惰性氣體。中空玻璃對氬氣的保有能力決定于中空玻璃密封系統(tǒng)的質(zhì)量。如果密封失敗，氬氣就會跑掉。許多試驗(yàn)顯示中空窗的年泄漏率小于1%。如果中空窗的使用壽命為20年，那么20年后，中空窗內(nèi)的氬氣仍有最初充氣水平的80%。

氬氣的特點(diǎn)2121

層流和紊（wen)流基本概念:

粘性流體運(yùn)動時慣性力和粘性力共同作用的結(jié)果。粘性流體運(yùn)動與理想流體運(yùn)動的主要區(qū)別是:微團(tuán)的受力除慣性力外,還有粘性力,根據(jù)這兩種力的特點(diǎn),它們對流體微團(tuán)運(yùn)動行為的影響是不同的。按照定義,粘性力的作用是阻止流體微團(tuán)發(fā)生相對運(yùn)動的,而慣性力的作用與粘性力的作用正好相反,因此在粘性流體流動中,流動的行為決定于這兩種力作用的結(jié)果。粘性流體運(yùn)動時慣性力和粘性力共同作用的結(jié)果。在粘性力的作用遠(yuǎn)大于慣性力的作用條件下，氣體運(yùn)動產(chǎn)生層流,反之,在慣性力的作用遠(yuǎn)大于粘性力的作用時,氣體運(yùn)動產(chǎn)生紊流。

充氣的要點(diǎn)二充氣克服難點(diǎn)分析：

中空玻璃的充氣過程實(shí)質(zhì)上是流動氣體從一種運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)的過程,充氣質(zhì)量高與否與氣體產(chǎn)生層流或是紊流有關(guān)。2222玻璃充氣的優(yōu)勢中空玻璃充氣的作用和特點(diǎn)：

中空玻璃充入惰性氣體，不但有助于改善中空玻璃的節(jié)能效果，有助于保護(hù)離線低輻射玻璃的膜層，而且有助于同時改善密封壽命和降低熱對流,而充氣中空玻璃所必要的初始充氣濃度和氣密性,是解決這兩方面問題的基本保證。

盡管節(jié)能是重要的，但人們從充惰性氣體中空玻璃中得到的最大好處在于它提高了窗戶內(nèi)側(cè)的溫度從而提高了室內(nèi)的舒適程度。提高室內(nèi)玻璃溫度消除或最大限度地減少玻璃的冷凝問題。人們在接近較溫暖的玻璃表面時會感到更舒適。我們向中空玻璃內(nèi)充惰性氣體的原因很簡單，充惰性氣體的工藝簡單、成本低廉，但卻可改善中空玻璃的熱效能。氬氣是使用最多的惰性氣體，成本低并容易獲得。

注：1.U值是指：導(dǎo)熱系數(shù)2.Low-E玻璃又稱低輻射玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品2323充氣技術(shù)分析

從與中空玻璃生產(chǎn)線結(jié)合的程度上看,目前的充氣技術(shù)分為在線充氣和離線充氣；從生產(chǎn)自動化程度看,充氣技術(shù)分為自動化充氣和手工充氣。一般來說,在線充氣,顧名思義,是指充氣工藝是在中空玻璃生產(chǎn)線上,目前行業(yè)龍頭采用了充氣過程在中空玻璃上框后、合片前(如李賽克生產(chǎn)線、百超生產(chǎn)線)完成，具有自動化程度高、充氣時間短和濃度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)惰性氣體浪費(fèi)大，濃度不均勻；手工充氣在中空玻璃制合片之后，在第二道密封膠涂布之前或后離線進(jìn)行。

一般來說,普通手工充氣設(shè)備的問題點(diǎn)是充氣的速度較慢、氣體耗量較高、濃度低等。誠然,兩種充氣方式都需要精確的生產(chǎn)過程控制,而且都不是很理想；

2424充氣技術(shù)分析

臺達(dá)的整體控制方案行業(yè)首創(chuàng)了在線充氣控制在上框合片后進(jìn)行，具有結(jié)構(gòu)成熟，高效自動化，充氣速度快，惰性氣體濃度高，節(jié)能省氣，濃度均勻，操控簡易，適應(yīng)性強(qiáng)，適合國內(nèi)大眾的玻璃廠家的使用習(xí)慣，維護(hù)成本低，性能指標(biāo)遠(yuǎn)超國標(biāo)等特點(diǎn)；

由于氬氣的密度比空氣大,因此,在中空玻璃充氣時,氬氣充(進(jìn))氣孔在下端、空氣的出(排)氣孔在上端,以置換出中空玻璃內(nèi)的空氣,達(dá)到所需要的氬氣濃度。2525調(diào)機(jī)過程程序控制部分的處理：控制流程圖：一代機(jī)2626調(diào)機(jī)過程程序控制部分的處理：控制流程圖：2727調(diào)機(jī)過程程序控制部分的運(yùn)算處理：針對核心部分的CCD視覺識別與引導(dǎo)伺服定位部分，開始采用的DMV內(nèi)部的Macro來進(jìn)行運(yùn)算處理，但實(shí)際的測試中發(fā)現(xiàn)中空玻璃的放置位置與相機(jī)鏡頭的位置并不在一個垂直面，這就需要通過數(shù)學(xué)運(yùn)算的方式取得像素?cái)?shù)據(jù)與位置數(shù)據(jù)的關(guān)系進(jìn)行匹配與命令下達(dá)；首先需要把相機(jī)坐標(biāo)和伺服坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一處理：其中為實(shí)際坐標(biāo)，А為標(biāo)定矩陣，為像素坐標(biāo).可以通過三個對應(yīng)的點(diǎn)，像素和伺服的三個對應(yīng)已知點(diǎn)可以求出標(biāo)定矩陣,以便轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)關(guān)系為位置命令；2828調(diào)機(jī)過程視覺部分：主要使用到DMV1000視覺控制器的如下檢測功能：

斑點(diǎn)檢測；邊形匹配；

2929調(diào)機(jī)過程視覺控制項(xiàng)目建立及處理：流程方塊圖：3030調(diào)機(jī)過程視覺控制項(xiàng)目建立及處理：3131調(diào)機(jī)過程視覺控制：

斑點(diǎn)檢測-鋁條檢測原理：DMV使用【斑點(diǎn)】工具對中空玻璃的開孔鋁條進(jìn)行篩選參考其特征點(diǎn)進(jìn)行分析，若鋁條不在要求范圍內(nèi)，則系統(tǒng)報(bào)警NG3232調(diào)機(jī)過程視覺控制：

斑點(diǎn)檢測-精密定位找孔檢測原理：DMV使用【斑點(diǎn)】工具對中空玻璃的開孔鋁條上的換氣孔精確篩選處理，參考其特征點(diǎn)進(jìn)行分析，若在尋找的鋁條范圍內(nèi)查找不到規(guī)定的斑點(diǎn)，則系統(tǒng)報(bào)警NG3333調(diào)機(jī)過程視覺控制：

斑點(diǎn)檢測-

二值化處理圖像的二值化處理就是將圖像的像素點(diǎn)的灰度值在設(shè)置范圍0—255內(nèi)進(jìn)行需求調(diào)整，從而將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的黑和白的視覺顯示。3434調(diào)機(jī)過程視覺控制：

邊形匹配–

換氣孔型判別檢測原理：DMV使用【邊形匹配】工具對中空玻璃的開孔鋁條上的換氣孔的輪廓外形精確篩選處理，參考其特征點(diǎn)進(jìn)行分析，若在尋找規(guī)定的鋁條范圍內(nèi)查找不到規(guī)定的外形，則系統(tǒng)報(bào)警NG3535常見故障解決辦法Q1:初始定位位置不正確

調(diào)試時出現(xiàn)在初始化的定位時出現(xiàn)較大偏差，經(jīng)過回機(jī)械零點(diǎn)處理，多次定位均出現(xiàn)較明顯的偏差，經(jīng)過機(jī)械部分的仔細(xì)查詢比對發(fā)現(xiàn)廠家機(jī)械工程師提供的機(jī)械數(shù)據(jù)與實(shí)際安裝的傳導(dǎo)輪不一致，采集實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，達(dá)到正常的定位；Q2:相機(jī)拍照處理環(huán)節(jié)NG故障調(diào)試時出現(xiàn)在拍照找孔位置出現(xiàn)超時NG報(bào)警，經(jīng)過在線監(jiān)控發(fā)現(xiàn)在相機(jī)接收到拍照信號后，在其處理完圖像數(shù)據(jù)后沒有輸出R