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    Sylvania（西凡尼亞）公司是目前全球領(lǐng)先的光源及照明生產(chǎn)商之一，產(chǎn)品包括白熾燈、節(jié)能燈、固體LED燈等，曾被應(yīng)用于上海金貿(mào)大廈、悉尼歌劇院以及巴黎地鐵等地標(biāo)性建筑物。為了開發(fā)體積更小的金屬鹵化物燈，Sylvania 需要更新他們的生產(chǎn)線。僅三個(gè)月，Sylvania 的工程師們在NI 的LabVIEW 以及PAC 平臺的幫助下便完成了這一開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了快速投產(chǎn)。

    金屬鹵化物燈早在1961 年就已問世，金屬鹵化物燈的出現(xiàn)顯著提高了燈的顯色指數(shù)和發(fā)光效率。經(jīng)過四十多年的開發(fā)和研究，金屬鹵化物燈的工藝日趨成熟，由于它的高光效，高顯色性及壽命長等原因，受到了各國的青睞，被譽(yù)為新一代的綠色節(jié)能光源。

   “我們需要更優(yōu)化更靈活的燈具生產(chǎn)機(jī)器”

    作為全球知名的照明生產(chǎn)商之一，Sylvania 也推出了一系列的金屬鹵化物燈產(chǎn)品。他們已有的生產(chǎn)線采用的是標(biāo)準(zhǔn)的壓板方法。也就是使用兩個(gè)金屬塊擠壓的方式使得圍繞在電極周圍的融化的玻璃定形，形成密封的燈罩。“我們Sylvania 在比利時(shí)Tienen 的工廠專門負(fù)責(zé)金屬鹵化物燈的研發(fā)，新一代的金屬鹵化物燈產(chǎn)品將會有更小的體積，所以需要能夠非常方便地改變所有的生產(chǎn)參數(shù)，”Sylvania 的研發(fā)工程師Danny Hendrikx 說：“原來的生產(chǎn)線采用的是基于PLC 的系統(tǒng)，其靈活性無法滿足我們的需求。”

    NI PAC 平臺提供PC 級的靈活性

    Sylvania 的工程師們對于新系統(tǒng)提出了一系列要求：首先，開發(fā)者可以對于不同的生產(chǎn)步驟和生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行定義，并且需要自如地調(diào)整各步驟運(yùn)行順序。而操作者則需要一個(gè)全自動(dòng)的操作界面，所有的操作步驟都已經(jīng)被定義好，并有相關(guān)的操作指南進(jìn)行指導(dǎo)。此外，同樣的一個(gè)系統(tǒng)需要被用于生產(chǎn)多種不同的燈具。在更換生產(chǎn)的產(chǎn)品時(shí)，也要求有非常快的切換速度。

    與NI 的工程師討論后，Sylvania 的研發(fā)工程師們確定了方案：采用NI 帶有FPGA的智能PAC產(chǎn)品，配合機(jī)器視覺以及運(yùn)動(dòng)控制平臺，完成整個(gè)生產(chǎn)線的監(jiān)測與控制工作。

   機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制集成的高效方案

    在最終的設(shè)計(jì)中，NI 的機(jī)器視覺采集設(shè)備被用于獲取從1394 相機(jī)中拍攝的玻璃燈管的圖片，并傳輸?shù)絅I 機(jī)器視覺助手中對于圖片進(jìn)行處理。NI 機(jī)器視覺助手軟件中集成了多樣的圖像處理算法，可以得到玻璃燈管的直徑值，通過計(jì)算還可以獲得放置電極的精確的定位點(diǎn)。

    之后，在兩個(gè)線性伺服電機(jī)的控制下，燈管與CO2 激光對準(zhǔn)，并由激光進(jìn)行加熱。伺服電機(jī)的精度能夠達(dá)到1.2 ìm/30 cm，而CO2 激光則由FPGA 發(fā)送5 kHz 的PWM波形進(jìn)行控制，以保證時(shí)間上的確定性。當(dāng)加熱完成之后，NI 的運(yùn)動(dòng)控制器將控制伺服電機(jī)和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，精確的安放玻璃燈管中的電極并進(jìn)行貼箔，從而完成整個(gè)燈管的生產(chǎn)。

    整個(gè)系統(tǒng)的安全性完全由FPGA上運(yùn)行的程序來保證：在FPGA芯片上運(yùn)行的程序可以達(dá)到ns級的確定性，一旦發(fā)現(xiàn)問題能夠在最短的時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)。

    LabVIEW 是項(xiàng)目的核心

    “LabVIEW是整個(gè)項(xiàng)目的核心。我們在一套系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)使用了機(jī)器視覺和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并完成了對于CO2激光的精確操作。而基于LabVIEW 的開發(fā)，使得我們比預(yù)定時(shí)間整整提前9 個(gè)月就完成了項(xiàng)目。”Danny 說道：“將來我們還要在系統(tǒng)中添加新的功能，包括測量燈管的容積，進(jìn)行精確的統(tǒng)計(jì)等，以完成進(jìn)一步的改進(jìn)。”

                                 機(jī)器視覺拍到的燈管圖象