With wearable devices increasingly being used on the assembly line, it’s definitely time to update the old expression that ‘What you wear says a lot about you.’ A more appropriate thing for manufacturers to now say about their assembly line workers is, ‘What you wear tells us a lot about your productivity.’ The wearable devices that provide this crucial data include smartwatches, wristbands, gloves and head-mounted Google Glass.

在过去的几年里,AGCO公司的工人使用了Google Glass和Glass Enterprise Edition来遵循说明,让他们的双手可以免费组装拖拉机和农作物涂药器。在AGCO的业务流程改进总监Peggy Gulick,培训员工300%的缺陷和培训人员的能力减少了25%,造成300%的能力。

该技术使汇编程序能够扫描机器的序列号,以立即调出他们可能需要构建拖拉机的手动,照片或视频。此外,员工可以使用语音命令进行笔记并将其留给下一个换档工作者。这允许更无缝的传输并提高生产率。

波音,通用电气和大众汽车的装配商也使用玻璃企业,所有这些公司都指出了类似的生产力水平。它们还喜欢该设备允许同事立即连接到实时视频流,或实时协作和排除排除。

在玻璃企业中是微小的传感器,不断捕获工人性能数据,这对于优化支持IIT的装配线至关重要。然而,同样重要的是数据量化机器的生产率,并且可以用于预测它们需要维护时。

为了获取此信息,一些公司使用像平板电脑和手持式计算机这样的坚固性移动设备,而其他公司则依赖静止技术,如智能传感器和云连接的控制器。但是,在每种情况下,目标是相同的:能够随时随地访问此数据。

关键部件

需要许多组件来开发启用IIT的装配线。但是,没有比传感器更重要 - 它们是简单或智能的,隐藏或可见的。

简单的传感器检测某些东西的存在或触发与装配,测试,检查或运输相关的功能。从该检测或功能的数据被解释为可用格式,然后发送到连接的电子设备(PLC,PC等)中。相比之下,智能传感器具有执行多个任务,存储所有相关数据并将其发送到一个或多个连接的计算机或异地存储云。

可穿戴和移动设备包含内置传感器,以及各种装配机器。这些传感器捕获和不断地流与力,温度,压力,运动检测,接近等因素相关的广泛数据。

使用内置IIoT特定传感器操作设备的一个主要好处是,它们可以执行自我诊断,从而帮助制造商最大限度地延长机器正常运行时间。当部件工作不正常、潜在问题在哪里、出了什么问题或即将出什么问题时,传感器会自动提醒操作员。

至于可见传感器,它们可以在装配线上的各个位置看到,通常是在自动化系统旁边或与自动化系统集成在一起。这些传感器执行各种各样的功能,如检测或测量部件,验证一个组件或气缸已启动,并计算完成的组件。

“There’s always a desire by manufacturers to have more data to make better-informed decisions, and smart sensors definitely meet that need,” says Roger Altendorf, product marketing manager for position sensors at Baumer Ltd. “These sensors primarily help predict equipment maintenance, but they’re also proving beneficial for assembly applications.”

Altendorf在一个支持IIOT的汽车装配工厂中引用了三个例子,以证明他的观点。在一行上,许多这些传感器用于验证所生产的每辆车的地板垫的尺寸,颜色和厚度。其他传感器在另一行开始时使用,以确认每个保险丝是正确的颜色。并且在该行的末尾,但更多的智能传感器验证机器人在保险丝盒中正确的位置放置了熔断器的每种颜色。

自2010年以来生产的所有Baumer智能传感器都具有IO-Link接口,可以在两个通信方向上快速传输测量值和参数数据(即测量范围和可切换的距离)。该接口允许传感器通过三线或四线标准电缆与IO-Link主连接,并在不需要任何转换的情况下无损地传输数字信号。

最近,Baumer推出了其系列微型O200光电传感器。这些传感器设计用于复杂的检测任务,例如检测透明和反射物体。一种型号作为通束传感器操作,另一个型号具有SMARTRFLECT,其提供了反射器的光屏障。该系列中的另外两个传感器是复古反光的。剩下的三个工作与背景抑制的漫反射传感器。

Altendorf表示,电子制造商经常使用这些传感器来验证电子设备中电路板的装配,羽扇斑块的保险丝块以及手机上的玻璃盖。传感器也适用于定位夹持器并可靠地检测组装和处理应用中的小闪亮或透明物体。

Baumer IR 18电感接近传感器适用于距离测量和物体检测金属目标。它们的测量信号不受物体的颜色和形状的影响,它们的范围高达15毫米。

UR18传感器的一个常见装配线使用是验证发动机离合器和歧管中几个螺钉的存在和正确深度。另一个是验证夹具的打开位置是正确的,因此它可以有效地抓住螺钉或螺栓,头部直径为10毫米。第三是确实确认衣物洗衣机中的浴缸正确定位。

Futek Advanced Sensor Technology Inc.已成为30多年以上的传感器,重点是测量力和扭矩的传感器。该公司还制作自定义传感器,加电子和软件。它提供了一系列行业,但专门从事医疗和航空航天相关的应用。例如,其传感器的两个模型 - QLA295和QMA118 - 目前正在马斯流动福音上运行。

FUTEK的销售总监约翰·瓦格斯(John Vargas)指出,他们的所有传感器都可以提供USB兼容,包括当应用程序涉及复杂集成时。传感器连接器电缆的一端有一个USB端口,连接到PLC、PC、组装设备或移动设备,可以存储和分析所有传感器性能数据。此设计的目标是简化最终用户的集成关注点。

Futek通常定制标准IIOT要求,以满足选择客户的需求。然而,为了满足制造商的未来IIOR需求,鲜为人心计划在此秋季释放一系列支持蓝牙的旋转扭矩传感器。来自这些传感器的数据将立即在所有兼容的移动设备上使用。

“传感器将在各种装配过程中提供实时反馈,”Notes Vargas。例如,“当与步进电机或执行器相关联时,传感器将确认该单元是否已达到适当的扭矩。如果没有达到扭矩,它可以知道什么是错误的,并且它可以通知技术人员采取哪些行动来修复错误的部件,如过磨损的轴承。“

在工作中穿

IMARC集团的研究估计,2017年全球工业可佩戴设备市场达到了15亿美元的价值。该市场包括用于制造和物流的设备,以及医疗保健和生活方式应用。IMARC将市场价值超过2023年的市场价值超过26亿美元,以2018年至2023年的复合年增长率为9.6%。

所有行业的制造商都很乐意为这个不断增长的市场做出贡献,并且每个可穿戴设备供应商准备以利基方式为其服务。例如,基于AZ的GOX实验室提供了三种产品,通过提高安全性和健康来优化装配工人的生产率。

Gox Labs是Gox Studio的Spinoff,它由Joseph Hitt和Bruce Floersheim于2007年共同创立。两名男子都是在美国军方学院教授的服务残疾军官,并成为可穿戴机器人领域的认可专家。此外,Hitt是可穿戴机器人协会的执行董事,而Floersheim是其业务总监。

Gox Studio于2015年推出了Ergo Lite SmartWatch,帮助工作的工人架空装配监控其最大氧气量(VO2)水平,心率,步骤,节奏和感知劳累的速度。当任何这些因素达到不安全的水平时,手表振动,意味着工人应该短暂休息一下。

“手表中的传感器不断提供触觉反馈并将数据发送到云端,反过来又将数据发送回表中的人工智能算法,”Gox实验室的首席营销官Benjamin Bronson解释。“该算法通过数据进行排序,如果数据发出监测因素的任何因素的危险水平,则自动触发振动,但尤其是vo2。“

2017年,该公司开发了与衣领上佩戴的Smartwatch和运动垫相结合的ERGO系统。在该焊盘中,是五个传感器,其产生与疲劳,力,形式,健身和环境相关的数据,因为工人执行弯曲和提升。焊盘还与SmartWatch通信,以便该人何时具有不安全的VO水平2。去年,Gox介绍了Ergo Pro,它增加了专利的智能鞋垫,测量平衡和重量的力量。

“Ergo和Ergo Pro Systems可以使任何工人受益于反复举起和弯曲的线路上,”布朗森解释说。“系统准确记录和传输测量的数据程度和运动速率。在适当的角度下慢慢弯曲和提升是可以的,但是在错误的角度下执行太快或弯曲的动作是坏的。“

GoX和最终用户了解工作人员隐私问题,确保现场健康管理员是唯一有权访问每个人的所有性能数据的人。然而,工厂经理和管理员被允许定期检查汇总数据,并基于特定的任务,工作班次或工作站寻找工人生产力问题。

每个工人可以在手表上查看他或她的完整个人数据。卫生管理员和工厂人员必须登录Gox网站,以查看它们可用的数据,尽管这可以在移动设备或静止计算机上完成。

布朗森表示,各种行业的制造商正在使用一个或多个ERGO系统。其中包括汽车,家电,电子,造船,航空航天和国防。

“人们的连接是IIOT的下一阶段,特别是在制造中,”布朗森预测。“五年内,我们将拥有一切和所有人的互联网。”

去年7月,克莱姆森大学学生Matthew Krugh在STEM-Software Maker Maplesoft获得了机器人和自动化的荣誉奖,为他的增强助理手套。由BMW制造公司赞助,当装配涉及一个或多个电气连接时,使用该手套。

手套与对面手术术一起配合工作,并在拇指和食指之间具有一个声音传感器,另一个在肩部附近。拇指和前三个手指上的柔性力传感器也有柔性的力传感器,实时时钟和手腕顶部的壳体,其中包含九个轴惯性测量单元和集成的微控制器。

在组装期间,快速收集传感器生成的数据。力传感器测量每个手指施加到凸形部分的力的力量。反过来,声音传感器测量点击插入。

在组装之后,分析传感器数据以确定装配过程是否成功。这涉及微控制器通过附近的聚合器无线地将数据发送到云以进行过程分析,并在将其发送到手表之前接收结果。在短暂振动之后,手表显示用于通过的绿色检查(点击声音足够响亮时),或者是失败的红色x。所有进程数据都存储在云中。

Krugh在克莱姆森的车辆装配中心开发了手套,并在中心的原型装配线上使用它。宝马计划很快在SPARTANBURG,SC中使用Automaker植物的手套进行装配线试验。

来自Bioservo Technologies AB的熨斗手套连接到像背包一样磨损的电源单元。电源单元内的手套触发器伺服电机内的压力传感器,并为佩戴者提供更强大的抓地力,这很容易针对每个应用调整。

手套的“软额外肌肉”加强技术合并神经科学,机电一体化和机器人,并增加了手动装配任务的工人耐力。所有收集的数据都可以分析以评估工人并将其分类为高或低人体工程学风险。

德国卡尔斯鲁厄市的Kinemic公司推出了一款腕带,用户只需在空中写字,就可以通过手势或AirMouse来控制设备。手和手臂的动作会被记录下来,然后被转换成手势或文本。该乐队的软件很容易与基于android和其他移动设备集成,允许他们完全免提操作。

另一个腕带旨在帮助装配线工作人员是福特电机公司的便携式质量保证装置。连接到智能手机应用程序时,启用蓝牙的设备可帮助工作人员在新车辆上进行更快更准确的质量检查。

沿装配线通过的每个车辆的特定质量检测要求显示在设备的触摸屏上。然后,工人能够立即跟进并批准。根据福特,系统减少了人类误差,同时将每个车辆缩短平均七秒钟。

福特最初在其瓦伦西亚,西班牙,2016年初使用该设备。它也在许多其他公司植物中使用。

在手中,按需

崎岖的平板电脑越来越多地用于IIOT目的的装配线。Last summer, Profshare Market Research released a study that estimated the devices’ global market value to be $425.3 million in 2016. The group expects that total to increase to $794.8 million by 2026, with a compound annual growth rate of 5.8 percent over the next seven years.

其他相关的研究报告,包括一个由Techningavio,引用了设备越来越受欢迎的两个主要原因。第一个是平均售价的下降。另一种是制造商越来越多的无纸,现场数据管理系统,存储数据并使用数据分析提取有用信息。

“When it comes to rugged mobile tablets, manufacturers are more knowledgeable than ever about the devices’ capabilities and what they can do for them on the assembly line and throughout the plant,” notes John E. Chis, vice president of sales and marketing at MobileDemand L.C. “Equally important, the collaboration between the IT and operations departments at these manufacturers has never been better, with both groups fully understanding the beneficial impact these devices have on workers and customers, as well as the quick ROI they provide.”

Mobiledemand L.C.自2003年以来一直在制造坚固的片剂,首先是2004年的客户是Anheuser-Busch分配器Bemiss分销公司。今天,MobileDemand提供10粒,包括其最新的高性能和生产力,XTablet T1680。

直径为11.6英寸,具有窗户10操作系统,XTablet T1680在装配设备和叉车上轻松安装。它足够坚固以满足MIL-STD 810G,这需要在4英尺的下降之后能够完全正常的功能。

通过蓝牙5.0技术,这款平板电脑可以轻松连接到双频Wi-Fi植物网络。其他功能包括第8代英特尔酷睿i5-8250U处理器、800万像素摄像头、四个传感器(加速度计、陀螺仪、电子罗盘和光线)、内置麦克风和USB 3.0的I/O端口。,辅助设备(3.5毫米),电源(直流管插孔),标准SIM卡和microSD卡。

一个台面制造商使用平板电脑通过确保在切割刚性材料时确保精确测量来提高质量控制。钢厂的工人还使用存储的测量数据来一致地确保精确切割和切割钢板。

“汽车,家电和塑料制造商定期使用坚固的平板电脑,”Mobiledemand的高级技术支持经理Notes Mark Boyer。“后者客户在生产手提包,洗衣篮和垃圾桶的工厂前面安装了一个10英寸平板电脑。平板电脑仔细监控每行的正常运行时间和停机时间,并将这些信息馈送到80英寸的显示面板,位于工厂的天花板椽子附近,以查看。“

今年早些时候,MobileDemand推出了其首款手持设备A680。它有一个6英寸的显示屏,一个Android 8.1 enterprise eready操作系统平台,一个Media Tek MT8735b四核高效引擎,以及各种应用程序。

该设备重量轻(0.84磅),防水防尘密封等级为IP65,通过蓝牙4.0连接到双频Wi-Fi植物网络。它还带有一个集成的条形码阅读器,并通过谷歌移动服务认证。

JLT Mobile Computers的首席执行官Helmberg表示,该公司在许多核心部分内对Android操作系统模型的需求越来越大,包括仓库物流,运输,港口,采矿和农业市场。这一趋势领导了该公司去年10月推出了三款新单位:5英寸MH1005A崎岖的手持式,7英寸MT1007A和10英寸MT2010A崎岖的片剂。

所有器件都由ARM Cortex-A53 Octa-Core 1.3-Gigahertz处理器供电,并配有明亮的阳光可视的显示器和电容式多点触控屏幕。前后集成摄像机是标准的,以及用于捕获数据的近场通信读数器。1D和2D条形码读卡器是可选的。

为了获得最大的生产力,这些设备包括Wi-Fi、蓝牙、GPS和移动宽带,并提供全轮班电池寿命。他们是IP65防尘和防水,能够在-10到50℃的温度下工作,并满足MIL-STD-810G的耐久性要求。

更专业的控制

机器、机器人、plc和传感器一直存在于世界各地的制造工厂。问题是,它们通常使用不同的通信协议,独立运行。工业物联网控制器可以通过实现所有工厂运营的监控和数据采集(Big SCADA),以及使用工厂的云计算网络进行数据分析,从而克服这些通信障碍。

各种行业的OEM集成了EX700系列HMI控制器,从EXOR America Inc. in装配机器,以增强他们的数据收集,存储和分析能力。Matt Durbin在Exor America的工程经理Matt Durbin的说法,用户包括生产用于食品和饮料包装设备的机器,以及制造HVAC系统,金属零件,工业冷冻机甚至鸡肉孵化器的机器。他说,HMI控制器也可以在旧设备上改造,以使他们兼容IIot。

该单元采用外部触摸屏,可在直径上衡量21.5英寸,分辨率高达1,920×1,080像素。显示在屏幕上是各种类型的实时,机器性能数据。内置VNC功能允许HMI屏幕数据在平板电脑上镜像,基于Android的智能手机和其他便携式设备,以便由工程师和管理者立即跟踪。

该系列中有五种型号(EX705,EX707,EX710,EX715和EX721),所有这些都提供了三个用于网络的端口,可以通过OPC UA Server用作云网关。CORVINA,开放式虚拟专用网络和完全网络分离,连接是固定的。

HMI控制器还运行JMobile软件,并具有强大的浏览器,具有行业标准Web引擎。CodeSys V3是可选软件,使HMI-Controller能够用作主PLC,并使用主要协议通过以太网发送和接收数据。还可选项是现场总线系统,更多I / O和其他控制器的插件模块。

“这些控制器通过优化工人控制,机器控制和云控件,提供一体化解决方案,”Notes Durbin。“它们用作从机器传感器收集装配线数据的接入点,然后将此数据推向存储云。”

来自欧姆龙自动化的NX1控制器具有多核技术,可以在收集和发送来自传感器,伺服电机和其他设备的同步数据到主机IT系统的同时执行机器控制任务。控制器仅66毫米宽,控制器安装以太网/ IP,EtherCAT和OPC UA端口 - 后者专为IIOT应用而设计。

所有三个端口都能在生产站点启用数据使用,并提供直观,安全的连接到主机IT系统。生产信息直接存储在数据库中,消除了对PC或中间件的需求,确保所有产品的实时可追溯性和改善质量控制。

控制器提供I / O的控制和最多12个轴的运动,并且在1毫秒的循环时间内。