CN112534664A - 在根据计划安装后测试开关柜内容物的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在设备部件(2a‑2e)根据计划进行安装并且经由为此设置的端子(6)通过指定电缆(5)进行布线之后测试开关柜的内容物的设备，其包括：对在开关柜(1)的安装板(4)上完全安装且布线的部件(2a‑2e)进行至少二维的图像捕捉的摄像机单元(7)；用于至少在以下方面进行基于图像捕捉的实际状态的图像布局(100)与所设置的目标状态的计划布局(200)之间的比较的评估单元(8)：a)所安装的部件(2a‑2e)的完整性和位置、b)电气端子(6)的分配、c)电缆(5)的路线；用于提供开关柜(1)的结构一致性的测试结果以对交付许可或故障纠正进行评估的输出单元(11)。

Description

在根据计划安装后测试开关柜内容物的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于在技术部件基于计划进行组装并且它们经由为此目的设置的端子接点借助于标记的电气线路进行布线之后测试开关柜的内容物的设备和方法。此外，本发明还涉及一种实现该方法的计算机程序产品。

背景技术

本发明的领域涉及开关柜。开关柜主要用于工业应用的情况。此处所关注的类型的开关柜容纳技术部件，它们通常被设计为标准化的电气型或电子型内置模块的形式。这些技术部件主要用于控制自动化生产系统、工艺工程系统、机床等。集中在开关柜中的内置模块通常是不作为现场设备直接设置在机器上的技术部件。例如，在本申请的意义上，将可编程逻辑控制器、通用计算单元、用于速度控制的变频器、用于各种总线系统的总线连接的通信模块、数字输入/输出模块或模拟输入模块用作仪表部件。除这些电子部件外，开关柜通常还包含纯电气部件，例如用于在使用场所连接电缆(其建立用于电源和要进行控制的机器的连接)的电气端子排。具有专用开关柜内容物的开关柜的生产基于电路图进行，在计划阶段从该电路图得出计划布局，该电路图除单独设备相关的部件的位置及它们布线的信息外还分配相关的零件列表信息。

如今，使用软件(例如EPLAN

)创建机壳内容物的这种计划和设计，该软件尤其还提供三维计划布局。除仪表部件外，计划布局还包含它们经由为此目的而设置在部件上的端子接点提供的布线，以及要使用的电缆的类型和路线的信息。另外，计划布局还包含用于与部件匹配的柔性配电系统的铜母线等的配置。如果将技术部件设计为电气型或电子型内置模块的形式，则可以例如通过顶帽式导轨将它们附接到开关柜的安装板上。为了完成开关柜，还可以设计并且通过计划布局表示出诸如风扇、通风机、过滤器、热交换器、空调单元、内部照明系统、电缆入口等其他可选部件。

在计划完成之后(其结果尤其是机壳内容物的目标状态的计划布局)进行其制造，基本上包括根据机壳的安装板上的零件列表来安装技术部件，并根据计划布局借助于电缆对它们进行布线。这通常是在适当配置的电气车间中完成的。组装完成后，通常由质检人员检查开关柜内容物并针对至少部分功能(例如，电缆通道)对它们进行测试。组装后对开关柜内容物进行的这种手动检查需要准备可验证的检查协议，并且这基于互连的技术部件的复杂性是容易出错的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在根据计划进行组装之后测试开关柜的内容物的设备和方法，其确保即使复杂的开关柜内容物也具有可靠且省时的质量测试。

上述目的通过权利要求1解决；就方法而言，该任务由对应的权利要求8解决。关于实施该方法的计算机程序产品，参照权利要求15。各个从属权利要求阐述了本发明的有利的另外的实施方式。

本发明包括的技术教导是一种用于在技术部件根据计划进行组装并且进行布线之后检查开关柜的内容物的设备，其包括：摄像机单元，其用于对在开关柜的安装板上完全安装且布线的部件进行至少二维的图像捕捉；评估单元，其用于进行基于图像捕捉的实际状态的图像布局与所提供的目标状态的计划布局之间的比较；以及输出单元，其用于至少提供开关柜的结构一致性的测试结果，以对交付放行或故障纠正进行评估。如此，评估单元至少在以下核心标准方面进行所述比较：

a)所安装的部件的完整性和位置；

b)电气端子连接件的分配；

c)电气线路的布线路径。

其中评估单元还可以可选地在以下另外的测试标准方面进行更深入的测试：

d)所选的电气柜的尺寸和类型；和/或

e)电气线路所用电线类型的正确性。

根据本发明的方案的优点特别是在于可以大大省去对开关柜的组装结果的手动检查，因此通过根据本发明的布局比较进行的自动检查需要的时间少得多。根据本发明的方案基于的知识是，作为先前的构造计划的结果的、描述目标状态的计划布局仅需少量调整就还能适用于被用作组装程序下游的质量检查步骤的比较标准。这确保了在最大程度地减少故障影响因素的同时针对实际实现的实际状态可靠地检查计划的目标状态。

与所安装的部件的完整性和位置有关的检查的意义应理解为，仅检查电气型或电子型安装模块等的存在而且还检查它们的类型，这可以借助于图片信息来识别并与带有零件列表信息的计划布局相关联。此外，检查是否所有部件都安装在预期的目标位置以及是否遵守距离尺寸。另外，与电气端子连接件的分配有关的测试包括对要根据计划布局进行分配的部件的端子连接件是否完全进行布线的测试，由此也可以在深入测试中追踪电缆的布线路线。如果由于电缆管道或由于重叠成束而使其部分地无法进行视觉跟踪，则评估单元例如基于可光学检测的电气线路的起始路线段和结束路线段和/或通过对它们的识别来确认出最可能的布线路线，如果其与其他布线路线不相抵触，则认为其是指定的布线路线。为了独立地识别独立的电气线路，也可以想到给它们提供字符编码，例如机器可读的图案，这些字符编码可用于图像技术评估。另外，借助于摄像机单元进行的图像捕捉还可以用于检查电气线路所用的电线类型是否在导体材料、直径和绝缘性方面与计划的规格对应。此外，也可以想到将所选的开关柜的尺寸和类型与计划规格进行比较，并在这方面进行检查。

根据对根据本发明的方案进行改进的措施，提出的是用于图像处理的评估单元使用光学滤波器装置，利用该光学滤波器装置可以对由摄像机单元捕捉的图像布局进行图形抽象化。这种图形抽象化应该朝着计划布局所表现的方向进行，从而通过两个比较对象的相同或相似的抽象程度来实现结果的高度确定性。这种图形抽象化可以例如通过将其转换为具有清晰线条结构的高对比度黑/白图像来实现，其中仅包含与比较有关的图像组件。可以使用众所周知的图像增强算法来填补任何信息空白。

优选地，摄像机单元应被设置为创建布局的三维图像，即不仅仅是二维的图像。这样提供的优点是也可以对部件的高度位置和夹紧点进行记录，并对照通常也是三维的计划布局进行检查。因此，根据本发明的方案获得了检查细节的更高的信息密度，进一步提高了检查质量。

除了纯粹的视觉比较之外，根据本发明的方案还可以通过给部件做标记进行实际-目标比较。这是因为每个部件在视觉上都带有根据适用标准规定的标记。

根据对本发明进行进一步改进的措施提出的是，除了检查开关柜的结构一致性外，评估单元还通过将部件产生的功能及它们经由电气线路产生的连接与分配给计划布局的电路图进行比较来检查其功能一致性。这种功能检查基于的知识是，除了计划布局(优选提供与部件的布置及它们的布线有关的信息)外，电路图也是已知的，其通常是布局计划的输入信息。另一方面，通过利用布局比较对结构一致性进行的评估，获知了哪些具体部件相互连接以及如何连接，使得可以从这一点到电路图得出针对实际状态的结论。这样，还可以检查开关柜内容物的功能一致性。

基于此，还可以在来自结构性和功能性测试的信息的基础上将开关柜内容物转换为具有模拟功能的功能模型。为此目的，设置了可选的模拟单元，其可以在结构性和功能性测试为良性的基础上在定义的时间段内对开关柜的各种运行状态进行模拟。这里，还模拟了功能模型的连接配置，即所连接的传感器、设备、机器等。这种模拟可用于获得测试结果，例如与不同负载情况下开关柜中的温度变化有关的测试结果。模拟结果可以就计划规格进行更深入的质量检查。

模拟不必与机壳内容物的视觉检查同时进行。通常，只有在开关柜完全进行组装之后才为可编程逻辑控制器配备相应的软件，其通常只能在稍后的某个时间点访问并由此获知。因此，存储在该控制软件中的算法也可以在对应的稍后的某个时间点提供给模拟模型，对包括控制软件的开关柜进行整体功能的全面测试。相反，可以在组装完成之后直接进行开关柜的结构和功能一致性的至少一部分测试。

另外，根据本发明的方案还可以进行的进一步改进是，实际状态与目标状态的比较考虑到所安装的部件、所使用的电缆和/或它们的安装或路线位置的允许公差范围来进行。这产生了考虑到允许偏差的好/坏的比较。以这种方式，还可以检查两个相邻部件之间的最小距离，该最小距离例如应该在2至3cm的范围内。针对结构边界条件的客户定制的计划规格也可以在此处进行映射。此外，建议至少将开关柜的结构一致性的测试结果存储在档案数据库中，从而优选为组装后测试的开关柜保留虚拟的开关柜文件夹。这样，可以省去测试结果的常规记录(例如出于认证目的)。

优选地，根据本发明的用于在部件基于先前的计划进行组装以及布线之后测试开关柜的内容物的方法被实现为一种计算机程序产品，其程序代码工具执行上述评估单元上的各个方法步骤。可以存储在计算机可读数据存储器中的该计算机程序产品例如可以安装在各种通用的本地计算机上，或者可作为服务器方案供用户使用。

附图说明

下面结合参照附图对本发明的优选实施方式进行的描述更详细地描述改进本发明的另外的措施。附图表示：

图1是用于测试开关柜的内容物的设备的示意性框图，并且

图2是要利用该设备执行的测试程序的各个步骤的流程图。

具体实施方式

根据图1，在制造程序过程中进行组装后，要对开关柜1进行测试，开关柜的内容物包含各种技术部件2a至2e，它们经由顶帽式导轨3安装到开关柜1的安装板4上并且经由各种电气线路5(示例性)彼此进行布线。为此目的，部件2a至2e各自具有对应的端子连接件6(示例性)，其被设计为螺钉或插入式端子装置。

为了检查开关柜的内容物，给开关柜1分配与开关柜1相距一定距离设置并与安装板4对准的摄像机单元7，其生成在安装板4上完全安装并布线的部件2a至2e的三维图像。连接在摄像机单元7下游的评估单元8进行摄像机单元7记录的机壳内容物的实际状态的图像布局100与计算机辅助计划工具提供的目标状态的计划布局200之间的图像处理的比较。

这种比较借助于图像评估算法进行，其不仅从计划数据库9中而且还从相关的零件列表信息中读取计划布局200。在此基础上，基于电气线路5上存在的特性对图像技术评估所能获得的所安装的部件2a至2e的完整性和位置、电气端子连接件6的分配、电气线路5的布线路线以及为此所用的电线类型的正确性进行检查。图像评估算法基于根据所谓的最佳映射法工作的神经网络。由于从先前的计划中已知了所有要安装的部件，因此该神经网络能够例如基于几何标准来确定是否实际安装了正确的部件。

由评估单元8生成的测试结果可用于连接在其下游的输出单元11，其以屏幕显示器的形式向用户显示信息界面。这通知用户被测试的开关柜1是可以被放行以进行交付还是需要进行故障排除。

除了开关柜1的结构一致性外，评估单元8还通过将部件2a至2e产生的功能及它们的布线与分配给计划布局200的电路图300进行比较来检查其功能一致性。在结构性和功能性检查为良性之后，连接至评估单元8的模拟单元12还可在预定的时间段内对开关柜1的各种运行状态进行模拟，从而例如使用模拟技术针对对应的计划规格测试温度特性。

根据图2，进行利用上述设备执行的开关柜内容物的测试程序，其中在完成基于计划的组装后，首先在第一步骤A中对开关柜内容物进行图像捕捉。在第二步骤B中，将组装好的开关柜内容物的实际状态的图像布局100与所提供的目标状态的计划布局200进行比较。在随后的第三步骤C中，除了开关柜内容物的结构一致性外，还依赖链接到计划布局200的电路图300来检查功能一致性。如果以其部件和它们的布线为特征的开关柜内容物的实际状态也与电路图规格相对应，则可以认为开关柜1具有功能一致性。在第四步骤D中，以此为基础并且补充地，在模拟的框架内在预定的时间段内(例如24小时)测试各种运行状态。以这种方式，例如，可以找出开关柜内容物是否符合温度变化或功耗方面的热极限值或功耗规格。

因此，根据本发明的方案确保了对组装好的开关柜进行多层的、深入的自动质量检查，这并不只是限于上述示例性方面，而是还可以在所附权利要求的范围内进行其他变化。例如，还可以检查作为在安装板上执行的部件组件的外壳而选择的机壳类型的正确性。

附图标记

1 开关柜

2 部件

3 顶帽式导轨

4 安装板

5 电缆

6 端子连接件

7 摄像机单元

8 评估单元

9 计划数据库

10 存档数据库

11 输出单元

12 模拟单元

100 图像布局

200 计划布局

300 电路图

Claims (15)

1.一种设备，其用于在技术部件(2a-2e)根据计划进行组装并且经由为此目的设置的端子连接件(6)借助于标记的电气线路(5)进行布线之后测试开关柜的内容物，所述设备包括：

-摄像机单元(7)，其用于对在开关柜(1)的安装板(4)上完全安装且布线的部件(2a-2e)进行至少二维的图像捕捉；

-评估单元(8)，其用于至少在以下方面进行基于图像捕捉的实际状态的图像布局(100)与所设置的目标状态的计划布局(200)之间的比较：

a)所安装的部件(2a-2e)的完整性和位置；

b)电气端子连接件(6)的分配；

c)电气线路(5)的布线；

-输出单元(11)，其用于提供开关柜(1)的结构一致性的测试结果，以对交付放行或故障纠正进行评估。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，除了开关柜(1)的结构一致性外，评估单元(8)还通过将部件(2a-2e)产生的功能及它们经由电气线路(5)形成的连接与计划布局(200)所关联的电路图(300)进行比较来检查功能一致性。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，设置了模拟单元(12)，其在结构性和功能性测试为良性的基础上在预定的时间段内对开关柜(1)的各种运行状态进行模拟。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，评估单元(8)还在以下方面进行实际状态与目标状态的比较：

d)所选的开关柜(1)的尺寸和类型；和/或

e)电气线路(5)所用电线类型的正确性。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，评估单元(8)包括光学滤波器装置，其用于对摄像机单元(7)捕捉的图像布局进行图形抽象化，以生成与用于比较目的的计划布局(200)的抽象程度相对应的图像布局(100)。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，摄像机单元(7)产生三维图像，以检测部件(2a-2e)和端子连接件(6)的高度位置，并在对照3D计划布局进行检查时将所述高度位置考虑在内。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，与设备有关的部件(2a-2e)被设计为电气型和/或电子型内置模块。

8.一种计算机辅助方法，其用于在技术部件(2a-2e)根据先前的计划进行组装并且经由为此目的设置的端子连接件(6)借助于标记的电气线路(5)进行布线之后测试开关柜的内容物，所述方法包括以下步骤：

-经由摄像机单元(7)对在开关柜(1)的安装板(4)上完全安装且布线的部件(2a-2e)进行图像捕捉；

-借助于评估单元(8)至少在以下方面至少在以下方面进行基于图像捕捉的实际状态的图像布局(100)与所设置的目标状态的计划布局(200)之间的比较：

a)所安装的部件(2a-2e)的完整性；

b)电气端子连接件(6)的分配；

c)电气线路(5)的布线；

-通过输出单元(11)提供开关柜(1)的结构一致性的测试结果，以对交付放行或故障纠正进行评估。

9.根据权利要求8所述的计算机辅助方法，其特征在于，还在以下方面进行实际状态与目标状态的比较：

d)所选的开关柜(1)的尺寸和类型；和/或

e)电气线路(5)所用电线类型的正确性。

10.根据权利要求8或9所述的计算机辅助方法，其特征在于，除了开关柜(1)的结构一致性外，还通过将部件(2a-2e)产生的功能及它们经由电气线路(5)形成的连接与计划布局(200)所关联的电路图(300)进行比较来检查功能一致性。

11.根据权利要求10所述的计算机辅助方法，其特征在于，在结构性和功能性测试为良性的基础上，在预定的时间段内对开关柜(1)的各种运行状态进行模拟。

12.根据权利要求8所述的计算机辅助方法，其特征在于，通过软件控制的设计工具以具有二维或三维表现形式的布局文件的形式提供计划布局(200)。

13.根据权利要求8所述的计算机辅助方法，其特征在于，在考虑针对所安装的部件(2a-2e)、所使用的电气线路(5)和/或它们的安装或路线位置的允许公差范围的情况下进行实际状态与目标状态的比较。

14.根据权利要求8所述的计算机辅助方法，其特征在于，至少与开关柜(1)的结构一致性有关的测试结果被传输到档案数据库(10)中，以用于为组装后测试的开关柜(1)保留电子开关柜文件夹。

15.一种具有程序代码工具的计算机程序产品，其用于在所述计算机程序产品在根据权利要求1至7中任一项所述的设备的评估单元(8)上运行或被存储在计算机可读数据存储器上时执行根据权利要求8至14中任一项所述的方法。

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