كيفية اختيار حساسات الأتمتة الصناعية للتصنيع

تعتمد جميع الآلات الأوتوماتيكية على المعلومات التي تعمل بها. يعمل مكبس سيرفو مع مكون غير مثالي، ويعمل الروبوت فقط مع الأجسام المرئية، ويقيس مقعد المعايرة درجة حرارة بيئته. اختيار حساسات الأتمتة الصناعية لذلك ليس بندًا يجب ملؤه في نهاية المشروع؛ فهو يحدد ما إذا كانت الآلة تكتشف العيوب أو ترسلها. هذه الإرشادات موجهة بشكل خاص للأشخاص المسؤولين عن تطوير قائمة الحساسات للمشروع، وللشخص الذي يجب عليه شراؤها، ومقارنة عروض الموردين، وتوفير بعض الحساسات الإضافية.

يستند هذا الدليل إلى خبرتنا في اختيار أنواع الحساسات لخطوط التجميع الأوتوماتيكية ومقاعد الاختبار لقواطع الدائرة وغيرها من الأجهزة منخفضة الجهد. في ممارستنا اخترنا من بين ستة أنواع من مجموعات الحساسات: حساسات الضغط، حساسات الحرارة، الحساسات الضوئية، حساسات الرؤية، حساسات القرب، وحساسات الإزاحة الخطية التي تنتجها شركات كبرى مثل Omron وKeyence وHoneywell وPanasonic وSIMBATOUCH.

لاختيار الحساسات للتصنيع, ، ابدأ بالوظيفة، وليس الكتالوج: حدد ما يجب اكتشافه أو قياسه، المادة المستهدفة والمسافة، الدقة ووقت الاستجابة التي يحتاجها العملية، والبيئة التي سيعمل فيها الحساس. ثم طابق إشارة الخرج مع PLC الخاص بك (PNP أو NPN، 4–20 مللي أمبير، أو IO-Link)، أكد تصنيف IP والتركيب، وقم بتوحيد عدد قليل من العلامات التجارية وأرقام القطع. معظم أعطال الحساسات في أرض المصنع تأتي من مواصفات خاطئة أو تركيب سيء، وليس من حساسات معيبة.

العائلات الست للحساسات وراء معظم آلات التجميع والاختبار

هناك العشرات من أنواع الحساسات المستخدمة في الأتمتة الصناعية, ، لكن نظام ناقل عادي أو مقعد اختبار يستخدم فقط ست عائلات من الحساسات. يوضح الجدول أدناه أدوار كل حساس في آلة حقيقية وأيضًا مواصفاته المهمة للكتابة في قائمة المواد (BOM).

حساسات الضغط والقوة

استشعار الضغط في تجميع المكونات الكهربائية له تطبيقان مختلفان. الأول هو الهوائي: تعمل غالبية الآلات على إمداد هواء بضغط 0.6 ميجا باسكال؛ يقوم مفتاح الضغط أو المرسل بإيقاف الآلة قبل أن يسمح المشبك منخفض الضغط لأي جزء بالحركة. الثاني يتعلق بقياس القوة عند الضغط، التثبيت، والإدخال. على Benlong’s آلة تجميع أوتوماتيكية للقلب الحديدي المغناطيسي لقواطع الدائرة المصغرة, ، يقوم مكبس سيرفو بإدخال البكرات والدبابيس بقوة قابلة للبرمجة من 10 إلى 200 نيوتن مع دقة قوة ±5% ودقة عمق ±0.05 مم, ، ومنحنى القوة-الإزاحة يرفض أي جزء ينحرف عن الملف التعليمي. خلايا الحمل وأجهزة استشعار القوة المصغرة من SIMBATOUCH وHoneywell هي الخيارات النموذجية لهذا الدور.

حساسات درجة الحرارة

درجة الحرارة مهمة جداً حيث تعتمد الفيزياء على درجة الحرارة. يعمل قاطع الدائرة ثنائي المعدن على تشغيل التروس بناءً على الحرارة، لذلك فإن منصة المعايرة التي تراقب درجة حرارة البيئة المحيطة ستؤدي إلى قياسات خاطئة من نوبات الصباح إلى المساء. Benlong’s منصة معايرة حرارية طويلة الأمد لقواطع الدائرة المصغرة تسجل درجة حرارة البيئة مع كل اختبار ويمكنها تعديل نوافذ القبول تلقائياً، مع غرفة اختيارية تحافظ على 25 درجة مئوية ±3 درجات مئوية. لقياس كهذا من الأفضل استخدام RTD (مثل Pt100) بدلاً من الثرموقبل لأنه أكثر دقة واستقراراً في درجة حرارة الغرفة. الثرموقبل أكثر فعالية في القياسات التي تتضمن درجات حرارة عالية في نقاط مثل اللحام والتثبيت الحراري.

حساسات ضوئية

الحساسات الضوئية هي العمود الفقري لاكتشاف الأجزاء. يمكنها العمل في ثلاثة أوضاع تشغيل: شعاع مباشر، عاكس رجعي، وانعكاس منتشر؛ علاوة على ذلك، حتى في الأماكن الضيقة، يمكن استخدام حساسات الألياف البصرية بدلاً من الحساسات القياسية. على آلة التجميع نصف الأوتوماتيكية لقوس MCB, ، تتحقق الحساسات البصرية من عدد الألواح وارتفاع الأكوام قبل عملية الضغط وستائر الضوء الأمنية لحماية العاملين في منطقة التحميل. ثلاثة من كبار المصنعين للحساسات البصرية هم Omron وKeyence وPanasonic.

حساسات الرؤية

حيث يجيب الحساس الضوئي بنعم أو لا، يجيب حساس الرؤية ماذا وأين وهل هو صحيح. على Benlong’s خط تجميع قواطع الدائرة المصغرة الأوتوماتيكي, ، التي تعمل في دورة زمنية من 2 إلى 3.5 ثانية، تتحقق الكاميرات في نقاط محددة من وجود انسدادات مفقودة، أجزاء موضوعة بشكل خاطئ، وتركيب سيء. مواصفة واحدة فقط كافية لقدرات الكاميرا وهي دقة الصورة، لكن التقييم العام: مجال التقاط الصورة، أقصى حجم للعيب، الإضاءة، بالإضافة إلى مدة فحص الرؤية الكلية يجب أن تلبي جميعها متطلبات دورة التشغيل. تنتج كل من Keyence وOmron حساسات الرؤية وأنظمة الرؤية الآلية الكاملة.

حساسات القرب

تُستخدم حساسات القرب الحثية لاكتشاف المعادن دون أي اتصال. وهي الأكثر اختيارًا من حيث استقبال مواقع نهاية الأسطوانة، وجداول التدوير الفهرسية، أو التحقق من وجود أجزاء معدنية في التركيبات. وتجد الحساسات السعوية الأجسام غير المعدنية مثل الأغلفة البلاستيكية، لكنها تتأثر أكثر بالأوساخ والرطوبة. كما توفر مدى الاستشعار مع تحمل: المدى المحدد ينطبق على هدف مصنوع من الفولاذ والمعادن الأخرى مثل النحاس الأصفر والنحاس والألمنيوم تقلل بشكل كبير من مدى الحساسات، وهو أمر مهم بشكل خاص في اكتشاف الاتصالات والأطراف النحاسية.

حساسات خطية وحساسات الإزاحة

تمتلك الحساسات الخطية القدرة على قياس الموضع بدلاً من مجرد اكتشاف وجوده. تشمل أمثلة هذه الحساسات محول الموضع المغناطيسي الانفعالي، محول الموضع المقاوم، LVDT وحساس الإزاحة بالليزر. في آلات التجميع، تُستخدم لقياس عمق الإدخال، شوط الضغط، ارتفاع الجزء وتسطيحه. عند استخدامها مع حساس القوة، يولد الحساس الخطي ما يُعرف بخصائص القوة-الإزاحة مما يجعل المكبس الخدمي أداة فعالة.

كيفية اختيار حساسات الأتمتة الصناعية: عملية من سبع خطوات

تسمح منهجية متينة للمهندسين باختيار حساس صناعي بشكل أسرع وللمشترين بالتحقق من خصائصه بسهولة أكبر. هذه الخطوات السبع عالمية:
①. قرر ما الذي تريد تحقيقه. صغ بيانًا من جملة واحدة يصف هدف الكشف أو العد أو القياس أو الفحص في المكان والزمان. إذا واجهت صعوبة في صياغة الفكرة بالكلمات، فهذا يعني أن متطلبات الحساس لم تُحدد بعد بشكل رسمي.
②. حدد الهدف. يتطلب ذلك تحديد مادته، لونه، تشطيب سطحه، أبعاده وحركته. كقاعدة عامة، الأهداف اللامعة، الشفافة والسوداء معروفة بأنها تربك الحساسات البصرية.
③. احسب المسافة. حدد نطاق عمل الحساس، والتكرارية المطلوبة للقياسات. فكر أيضًا في أصغر تغيير يجب اكتشافه.
④. ركز على الوقت. تأكد من أن زمن استجابة الحساس يتوافق مع زمن عمل المعدات؛ ففي دورة عمل مدتها ثانيتان، سيسبب الحساس البطيء تباطؤًا.
⑤. قيّم الظروف البيئية. كن على دراية بعوامل مثل درجة الحرارة، رذاذ الزيت، سائل التبريد، غبار المعادن والاهتزازات بما في ذلك الضوضاء الكهربائية. اختر فئة IP المناسبة ومواد الغلاف بناءً على تصنيف IP.
⑥. حدد نوع الإخراج والاتصال. يجب أن يناسب PNP أو NPN مدخلات النظام، والنوع التناظري يتميز بالنطاق (4-20mA أو 0-10V).
⑦. استعد للصيانة. يتضمن ذلك تحديد نوع الموصلات، أطوال الكابلات، توفر قطع الغيار وما إذا كان يمكن الاستبدال دون الحاجة لإعادة البرمجة.

إشارات الإخراج: التفاصيل التي تسبب معظم تأخيرات التشغيل

تستخدم الحساسات المنفصلة إما تقنية PNP أو NPN، ومن الضروري اختيار الحساس المناسب ليتوافق مع وحدة إدخال PLC. الحساس ذو القطبية غير الصحيحة ببساطة لن يعمل، وهذا أحد الأسباب الأكثر شيوعًا للتأخيرات عند وصول المعدات المستوردة إلى وجهتها النهائية. في الوقت نفسه، تعمل الحساسات التناظرية عن طريق نقل قياسات مستمرة، مع تفضيل استقبال 4-20 مللي أمبير على إشارات الجهد في الكابلات الطويلة، بسبب فعاليتها ضد الضوضاء الكهربائية وسهولة اكتشاف انقطاع الأسلاك. IO-Link, ، الموحد وفقًا للمعيار IEC 61131-9، يحتفظ باتصال الأسلاك الثلاثة المألوف لكنه يضيف اتصالًا ثنائي الاتجاه، بحيث يمكن لـ PLC قراءة تشخيصات الحساس وتنزيل الإعدادات إلى وحدة بديلة تلقائيًا.

قائمة التحقق من مواصفات الحساس للمهندسين والمشترين

تبدأ معظم مشاكل التوريد بسطر غير مكتمل في قائمة الحساسات. قبل إرسال قائمة حساسات الأتمتة إلى قسم الشراء، يجب أن يجيب كل سطر على ما يلي:

يحتاج العملاء إلى النظر في فحصين تجاريين: التحقق مما إذا كان المكون المقتبس هو مخزون أصلي من موزع معتمد، ومعرفة وقت التسليم لكل حساس وليس فقط الإطار الزمني العام. على سبيل المثال، يمكن لحساس رؤية واحد مؤجل أن يوقف خط الإنتاج بأكمله الذي يتم اختباره في المصنع.

علامات الحساسات المستخدمة في مشاريع بنلونغ للأتمتة

توحد بنلونغ على قائمة قصيرة من العلامات التجارية حتى يتلقى العملاء ماكينات بأجزاء يمكنهم الحصول عليها محليًا ويمكن للمهندسين دعمها. يعكس المقارنة أدناه كيف يتم استخدام كل علامة تجارية عادةً في معدات التجميع والاختبار.

عندما يحدد العميل علامة تجارية مختلفة، على سبيل المثال لمطابقة معيار المصنع الحالي، يمكن تعديل قائمة المجسات خلال مرحلة التصميم. القيام بذلك قبل بناء الآلة يكلف قليلاً؛ تغيير المجسات بعد قبول المصنع يعني إعادة التوصيل، إعادة البرمجة وإعادة الاختبار. المشترون في أسواق مثل الهند الذين يوازنون بين المصنعين المحليين والمصنعين الخارجيين يمكنهم العثور على المزيد حول هذا القرار في دليلنا إلى مصنعي آلات التجميع الأوتوماتيكية في الهند.

من إشارة المجس إلى قرار الجودة

مخرج المجس ذو صلة فقط عندما يؤثر على إجراءات الآلة. كل مجس مهم في خط مصمم بشكل صحيح يؤثر على الإجراءات التي تتخذها الآلة: التوقف، الرفض، المحاولة مرة أخرى، التعديل أو التسجيل. هذا هو التمييز الرئيسي بين الأتمتة التي تحرك الأشياء فقط والأتمتة التي تقوم بمراقبة الجودة، وهو تمييز يتم استكشافه بشكل أعمق في مقالنا عن ما هي الأتمتة؟. عند مراجعة اقتراح آلة، اسأل عن كل مجس ماذا يحدث عندما تكون إشارته خاطئة. إذا لم يكن هناك جواب، فإن المجس مجرد زينة.

• الرفض عند الخطأ: يجب أن تمنع أنظمة القوة-الإزاحة، والرؤية والعد مرور الأجزاء المعيبة عبر الخط.
  تسجيل القيمة: يسمح الاحتفاظ بسجلات لقمم القوة، ودرجات الحرارة ونتائج الفحص باستخدام البيانات للتدقيق والمطالبات.
  مراقبة المجس: يسمح نظام التشخيص IO-Link، وبيانات قوة الإشارة من المجسات الضوئية، ومعايرة القنوات بالكشف عن خلل المجس قبل ظهور المشاكل.
• 

الأسئلة الشائعة

ما هي الأنواع المختلفة من المجسات المستخدمة في الأتمتة الصناعية؟

أكثر المجسات الصناعية شيوعًا هي مجسات القرب (الحثية والسعوية)، المجسات الضوئية والألياف البصرية، مجسات الرؤية، مجسات الضغط والقوة، مجسات الحرارة، المجسات الخطية والإزاحة، المجسات فوق الصوتية، المشفرات، مجسات المستوى والتدفق، وأجهزة السلامة مثل الستائر الضوئية وأجهزة المسح بالليزر. ما هي الأنواع الأربعة الرئيسية للمجسات؟.

على الرغم من عدم وجود قائمة رسمية لأنواع المجسات، إلا أنها تصنف عمليًا إلى أربع فئات واسعة، وهي مجسات الحرارة، الضغط، الموضع أو القرب، والمجسات البصرية. تشكل هذه الأنواع مجتمعة معظم القياسات والكشف المطلوبة خلال عمليات التصنيع.

كيف تختار مجسًا؟.

أولاً، حدد بدقة ما هو المطلوب اكتشافه أو قياسه، ثم تحديد تفاصيل المادة المستهدفة والمسافة، مع ضمان مستوى الدقة المطلوب ووقت الاستجابة، وتحديد ظروف العمل وتصنيف IP، وأخيرًا ضبط نوع إشارة المخرج إلى وحدة التحكم. وأخيرًا، من المهم اختيار مصنع يمكنه دعم المشروع أيضًا من خلال تقديم اقتراحات للبدائل.

ما هي أنواع المجسات المستخدمة عادة في الروبوتات الصناعية؟.

ما هي أنواع الحساسات التي تُستخدم عادة في الروبوتات الصناعية؟

يتم مراقبة موضع المفصل بشكل رئيسي من خلال أجهزة التشفير بينما تُستخدم أنظمة الرؤية لتحديد الأجزاء. تُنفذ مهام التجميع والتلميع بمساعدة حساسات القوة/العزم. تُستخدم حساسات القرب والحساسات الكهروضوئية على المشابك والمؤثرات النهائية. يمكن ضمان السلامة باستخدام ماسحات الليزر الأمنية أو الستائر الضوئية.

مراجع

• أومرون للأتمتة الصناعية — فئة منتجات الحساسات
• كينس — أساسيات الحساسات: مبادئ الكشف وأنواع الحساسات
• باناسونيك للصناعة — الحساسات
• هانيويل — حلول الاستشعار
• سيمباتوش (تكنولوجيا إلكترونيات قوانغتشو سباتوو) — حساسات القوة والضغط
• مجتمع IO-Link — تكنولوجيا IO-Link (IEC 61131-9)

خاتمة

اختيار الحساسات لمشروع تصنيع هو تمرين تحديد المواصفات قبل أن يكون تمرين شراء. حدد المهمة، الهدف، الدقة، السرعة والبيئة؛ طابق الإخراج مع وحدة التحكم؛ وموحد على العلامات التجارية التي يمكنك دعمها. تطبق بنلونج للأتمتة هذا النهج بالضبط على حساسات الضغط، الحرارة، الكهروضوئية، الرؤية، القرب والخطية في خطوط التجميع وأكشاك الاختبار الخاصة بها، بحيث يؤدي كل إشارة على الآلة إلى قرار بشأن الجودة.

هوانغ شياولي | بنلونغ أوتوميشن