上海自动化仪表公司与皮尔磁三维视觉传感器SafetyEYE 实现对电池制造试验工厂的完美监控

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石油、天然气和煤炭储量有限，人们只得重新考虑可持续的能源供应。氢燃料电池已经被用在能源和基础设施中，它是一种产生能源的环保方式。为确保燃料电池制造业从最优生产中获益，需要在燃料电池研究中心（ZBT）对自动化生产链进行提前测试。皮尔磁公司提供的三维摄像系统SafetyEYE可确保试验工厂安全灵活运行。

　　保证高质量制造是将燃料电池技术引入市场的关键。过去的多个项目已经表明：只有采用自动化的高精度制造过程，生产燃料电池组才既经济又可再生。位于杜伊斯堡燃料电池研究中心的测试、应用和装配中心（TAZ）的生产技术部门的主要任务之一就是开发这些用于燃料电池制造和装配的技术。

燃料电池组的安全制造

　　为了能始终制造高质量的燃料电池组并将成本降到最低，测试、应用和装配中心的生产技术部门目前正在开发一个新型试验工厂，用于制造自动化单电池和装配燃料电池组。其目的是找到一种方法，能保证制造过程中燃料电池生产所需的双极半板的质量。

   该试验工厂的基石是使用计算机模拟建立所需的组件，尤其是分析所需逻辑、循环时间和信号处理。它还可以用于计算三维安全摄像系统SafetyEYE所需的空间要求和规定的安全距离。下一步是技术实施：在室内技术中心采用注塑成型工艺制造石墨双极半板；在第一个工作台将这些板分开。 这些板放在特别开发的仓库中，以满足极板各自的容量要求；特殊的夹钳技术可保证仔细操作。在第二个工作台，双极半板要经受严格的质量控制；采用数字图像分析用于检查可能的差错类型。制造过程的另一步是给双极半板贴标签，以便在本阶段仍能够精确追踪单个工作台和生产步骤。用激光给双极半板打上二维码，以保证其可追溯性。

   在下一生产步骤，通过分配器或丝网印刷应用这些二维码并使其硬化；采用兼容的工件载体进行镀膜和硬化过程，同时要考虑在线镀膜、耐热性甚或热膨胀。燃料电池组在最后一个工作台装配前，必须将高灵敏度膜电极单元精确放置在和电池的活性表面（即流场）方向相关的位置。该操作需要最高的精度。单个电池被装配并固定后，对其进行测试以确保密封性。在此生产阶段对双极板进行检查，进行单个电池的密封性测试，随后的电池组装配时，还会辅以过程内检查。只有对完全装配好的燃料电池组进行最终质量检查后，电池组才能真正离开自动化生产区。根据适用于燃料电池模块的标准DIN EN 62282-2进行所有测试。

   试验工厂能生产型号为24到72的电池组，同时能够灵活地满足尽可能广泛的性能要求。就设计和重新设计应用而言，要对设备进行改造以使其具有同等的灵活性，就必须采用模块化设计。因此安全技术也必须能灵活地修改，首先要保证为工作人员提供充分的保护，其次要确保试验工厂在运营时不会受到能中断过程的保护装置影响。这就是测试、应用和装配中心的工程师选择三维安全摄像系统SafetyEYE的原因。该创新型摄像系统由皮尔磁在斯图加特附近的奥斯特菲尔登开发，它可以安全地监控试验工厂的所有危险区域并可快速简单地进行调整以适应应用需求的变化。

安全摄像系统SafetyEYE可实现三维监控

   皮尔磁公司提供的安全摄像系统SafetyEYE可灵活、安全、简单地连续监控危险点和危险区域。可快速简便地设置虚拟警告区域和探测区域，同时取代机械围栏：SafetyEYE安装在监控区域上方，可允许自由进入试验工厂的危险区域，同时允许在那里安全停留。SafetyEYE是用于区域监控的“基于目视的”安全技术，它将智能传感器技术和有效控制融为一体。危险区域周围是虚拟警告区域和探测区域，后两者可在SafetyEYE配置器中被自由界定。SafetyEYE配置器为您提供了灵活的选择，您可以徒手创建各种预定义的几何形状及警告区域和探测区域。您可以随意设置多个警告区域和探测区域，然后使用配置工具为这些区域指定不同的操作，以应对不同的危险情况。

灵活的虚拟探测区域

   探测区域和警告区域可以合并到复杂的区域安排中，并且它们可以在个人电脑中快速直观地配置，因此易于管理。如果机器的不同工作模式需要不同的区域安排，可通过安全总线系统SafetyBUS p或PSS控制系统上的数字输入（两者均由皮尔磁公司开发）在机器的工作周期中可以在这些模式中间进行动态切换。用户可以灵活操作，因为他们只需点击SafetyEYE配置器的鼠标就能修改已界定的探测区域。因此对探测区域的监控不再基于技术需求而是基于用户的处理周期要求，而设计处理周期时灵活性极大。

   与常规的保护和监控方法相比，三维监控和控制有很多优势。它既不影响生产周期也不影响工作流程。三维安全摄像系统的特别之处在于违规进入探测区域不会自动引发急停。如果工人违规进入某处的虚拟探测区域，而机器人在几秒内又无法到达，该处探测区域将失效而同一位置警告区域将被激活。控制技术确保机器人以极慢的速度前进。如果工人留意到警告信号并后退，则机器人将以正常速度前进。只有工人进入直接危险区域，才会引发急停。通过这种方式可对过程实施精确控制同时又可实现灵活的保护。

   未来燃料电池研究中心将进一步增加垂直整合，以完成燃料电池系统。这是一个非常复杂的任务。“这需要人机互动”，燃料电池研究中心生产技术部门主管Lars Preißner解释道，“而两个SafetyEYE系统的安装已打下了完美的基础。”

   对燃料电池研究中心而言，安全系统的灵活性是选择时的关键因素：只有行业需要的自动化的高精度制造过程才能实现燃料电池组和系统的可再生制造。进而要想连续制造燃料电池，就需要诸如三维安全摄像系统SafetyEYE提供的灵活的安全解决方案。

“基于目视的”安全技术

   皮尔磁公司提供的三维安全摄像系统SafetyEYE包括传感设备和分析单元。传感设备由三个高动态的摄像机组成，可提供被监控区域的图像数据。分析单元通过光缆接收摄像机的图像数据并采用高度复杂的安全算法来计算三维图像。通过这种方式可以观察物体的三维图像并能精确地描述其位置。然后将该信息添加到系统设置的探测区域中，以判断是否有人违规进入探测区域。高性能电脑将图像处理结果发送到PSS控制系统；PSS带有输入和输出模块，可充当机械控制器的接口并控制SafetyEYE的整个运行。如果分析单元发出信号说明有人违规进入探测区域，则可配置输出模块将被关闭。下是2016年度自动化仪器供应商：

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