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　　目前汽車(chē)零部件在安全與質(zhì)量方面的要求不斷攀升，為契合這些不斷升級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，必須有一套清晰、客觀(guān)、可追溯且高效的質(zhì)檢流程。為有效攻克上述難題，Automation W+R 公司精心研發(fā)出了一套集成平臺(tái)，據(jù) Automation W+R 介紹，該平臺(tái)利用高速 3D 檢測(cè)技術(shù)，成功將生產(chǎn)流程和產(chǎn)品質(zhì)量提升至全新水平。該平臺(tái)的核心是倍福的 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)，它將供料、檢測(cè)和分揀三大基本模塊連為一體。

　　Automation W+R GmbH 總部位于慕尼黑，是能夠?qū)嵤┢��?chē)行業(yè)和電池生產(chǎn)在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)交鑰匙工程的領(lǐng)先集成商。該公司業(yè)務(wù)版圖廣泛多元，除上述領(lǐng)域外，還延伸至軌道交通、鋼鐵工業(yè)、燃料電池生產(chǎn)以及航空航天領(lǐng)域。其焊縫檢測(cè)和表面檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)具特色，巧妙地將機(jī)器人技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)與測(cè)量技術(shù)融合于一體。公司總經(jīng)理 Paul Gruber 闡釋了汽車(chē)行業(yè)的嚴(yán)苛要求：“在該行業(yè)中，通過(guò)自動(dòng)化質(zhì)檢手段來(lái)保障安全有著至關(guān)重要的意義。畢竟，從制造商到終端用戶(hù)，所有相關(guān)人員的安全均系于每一個(gè)零部件的質(zhì)量，而零部件質(zhì)量又依賴(lài)于其質(zhì)檢環(huán)節(jié)。”首席運(yùn)營(yíng)官 Markus Schmid 補(bǔ)充道：“除了嚴(yán)苛的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及明確的可追溯性要求之外，龐大的產(chǎn)量與有限的生產(chǎn)空間也為行業(yè)帶來(lái)了極其嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。”

　　01集成式且基于 PC 的質(zhì)檢系統(tǒng)可為企業(yè)帶來(lái)巨大優(yōu)勢(shì)

　　下線(xiàn)檢測(cè)要求所有批次的產(chǎn)品必須準(zhǔn)時(shí)交付。這意味著所有生產(chǎn)出來(lái)的零部件在進(jìn)入下一道工序或裝配前，必須 100 % 通過(guò)出貨檢驗(yàn)。這些零部件不僅要接受外觀(guān)檢測(cè)，還需通過(guò)包括精密機(jī)械分類(lèi)在內(nèi)的多種檢測(cè)方式。Automation W+R 公司的工程部主管 Michael Zinßer 解釋道：“相關(guān)設(shè)備在概念設(shè)計(jì)階段便被規(guī)劃為一個(gè)高度緊湊的單元，既避免不必要的零部件處理，又整合了所有必要的檢測(cè)功能，其目的是確保所有工位的最優(yōu)利用率，同時(shí)最大化系統(tǒng)吞吐量。”

　　與測(cè)試系統(tǒng)核心通信、進(jìn)行實(shí)時(shí)觸發(fā)操作，以及與工業(yè) PC 上的測(cè)試軟件進(jìn)行交互，是我們對(duì)解決方案的基本要求。而這恰恰是倍福基于 PC 的控制技術(shù)所能夠達(dá)成的核心價(jià)值所在。此外，該系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)、可擴(kuò)展能力以及開(kāi)放性設(shè)計(jì)，使得無(wú)需新增任何硬件即可輕松添加新模塊和功能。而這一切工作的順利推進(jìn)，更是得益于我們與倍福長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的卓越合作所提供的堅(jiān)實(shí)有力的支持。”

　　—— Automation W+R 公司系統(tǒng)開(kāi)發(fā)部主管 Dennis Hildebrandt

　　倍福基于 PC 的控制技術(shù)，包括he C6032 超緊湊型工業(yè) PC、TwinCAT 自動(dòng)化軟件、EtherCAT I/O 模塊、 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)時(shí)接管系統(tǒng)的上層控制及各單元的功能。強(qiáng)大的自動(dòng)化軟件對(duì)于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和減少生產(chǎn)空間至關(guān)重要，尤其是在零部件差異大且需通用化處理的場(chǎng)景下。Dennis Hildebrandt 解釋道：“任何借助軟件控制來(lái)適配不同零部件的操作，都可有效避免耗時(shí)的硬件替換環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一鍵快速換產(chǎn)。”

　　通過(guò) CP3921 多點(diǎn)觸控控制面板實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)操作與可視化界面始終聚焦生產(chǎn)流程優(yōu)化和系統(tǒng)利用率的提升。在操作層級(jí)，維護(hù)需要額外的功能以及對(duì)各個(gè)模塊的查看權(quán)限。因此，手動(dòng)操作、各個(gè)步驟的監(jiān)控及測(cè)試都被映射到控制架構(gòu)中，并通過(guò)模塊化的軟 PLC 實(shí)現(xiàn)高效集成。基于 TwinCAT 的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)使得解決方案具備所需的可擴(kuò)展性，無(wú)需復(fù)雜的接口即可在系統(tǒng)全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)便捷的擴(kuò)展。

　　該解決方案采用了以下 TwinCAT 功能模塊：

　　•TwinCAT 3 XTS Extension 用于控制和監(jiān)測(cè) XTS 系統(tǒng)，具有多種配置選項(xiàng)；

　　•TwinCAT 3 NC PTP 運(yùn)動(dòng)控制功能模塊，用于軸運(yùn)動(dòng)控制，具有操作簡(jiǎn)便且配置選項(xiàng)豐富的特點(diǎn)；

　　•TwinCAT 3 OPC UA，面向服務(wù)的通信架構(gòu)和接口，為可視化及客戶(hù)網(wǎng)絡(luò)提供標(biāo)準(zhǔn)化接口；

　　•TwinCAT 3 TCP/IP 和 TwinCAT 3 Database Server，用于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)交互。

　　該系統(tǒng)的核心部分是 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)，整套設(shè)備都由一臺(tái)高性能的 C6032 超緊湊型工業(yè) PC 控制。這得益于 EtherCAT 高性能數(shù)據(jù)通信技術(shù)的支持，該技術(shù)還具備熱插拔功能優(yōu)勢(shì)，可在系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行期間更換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。據(jù) Dennis Hildebrandt 介紹，倍福基于 PC 的控制技術(shù)為 Automation W+R 帶來(lái)顯著優(yōu)勢(shì)，其系統(tǒng)集成的 TwinSAFE 安全功能支持在 TwinCAT 平臺(tái)中進(jìn)行集中編程，既可減少布線(xiàn)需求，又可提供各種即用型功能模塊。他還表示，倍福豐富的 EtherCAT 端子模塊產(chǎn)品（如 EL1809 16 通道數(shù)字量輸入模塊 和 EL2522 2 通道增量編碼器模擬量端子模塊）同樣具備高度靈活性，可提供多樣化的擴(kuò)展選項(xiàng)。他認(rèn)為，系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)緊湊、靈活性高且易于擴(kuò)展等方面。在他看來(lái)，EP 系列 EtherCAT 端子盒同樣具備這些優(yōu)勢(shì)，這些模塊支持分布式安裝，且具備即插即用功能，極大地減少了安裝工作量。最后 Dennis Hildebrandt 指出，得益于單電纜技術(shù)（OCT），倍福的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，即 AX8000 伺服驅(qū)動(dòng)器和 AM8000 伺服電機(jī)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高效安裝。

　　02核心采用 XTS 系統(tǒng)的具體實(shí)施案例

　　Automation W+R 公司集成平臺(tái)的典型應(yīng)用范例體現(xiàn)為一套四合一鍛件全檢解決方案。該多功能檢測(cè)系統(tǒng)可同時(shí)檢測(cè)四個(gè)錐形齒輪的上下表面加工精度，以及插接狀態(tài)、尺寸精度及硬度。系統(tǒng)通過(guò) XTS 磁驅(qū)輸送系統(tǒng)在極短的檢測(cè)距離內(nèi)實(shí)現(xiàn) 1.5 秒的高速節(jié)拍，同時(shí)保持最高檢測(cè)精度。模塊化設(shè)計(jì)支持針對(duì)不同零部件系列的特定檢測(cè)方案快速切換，從而覆蓋廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。作為一種真正意義上的終檢工具，該系統(tǒng)依托大量測(cè)試步驟，對(duì)生產(chǎn)全流程實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控，同時(shí)通過(guò)產(chǎn)品缺陷數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)、全部檢測(cè)步驟的文檔化記錄以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集歸檔，切實(shí)保障產(chǎn)品實(shí)現(xiàn) 100% 的可追溯性。

　　待檢工件由機(jī)械臂從上料筐中抓取，每次取四件放置于 9.5 米長(zhǎng) XTS 產(chǎn)線(xiàn)（共配置 36 個(gè)動(dòng)子）的 XTS 動(dòng)子上的工件運(yùn)載裝置上。運(yùn)載裝置隨 XTS 動(dòng)子進(jìn)入首道視覺(jué)檢測(cè)工位，在此進(jìn)行工件底面的加工精度檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程中，工件運(yùn)載裝置垂直旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)底面 360°全景圖像采集。隨后工件在翻轉(zhuǎn)工位水平旋轉(zhuǎn) 180°完成頂面檢測(cè)。系統(tǒng)接著執(zhí)行兩項(xiàng)機(jī)械測(cè)試：采用量規(guī)檢測(cè)內(nèi)齒嚙合度。為此，動(dòng)子將工件移送至對(duì)應(yīng)工位，使用 AM8000 伺服電機(jī)提升工件，以消除 XTS 系統(tǒng)承受的加工應(yīng)力。運(yùn)載裝置被輸送至下一工位，然后被再次抬升，并被移動(dòng)至帶測(cè)量傳感器的擋塊處進(jìn)行高度測(cè)量。所有合格工件在離開(kāi) XTS 線(xiàn)轉(zhuǎn)入出料線(xiàn)前都會(huì)進(jìn)行激光打標(biāo)。末道硬度檢測(cè)在出料階段完成。在檢測(cè)過(guò)程中，工件被置于線(xiàn)圈下方循環(huán)運(yùn)行，之后被提升并移出檢測(cè)區(qū)域

　　在鍛造技術(shù)領(lǐng)域，Automation W+R 公司針對(duì)連桿檢測(cè)再度打造了一個(gè)集成化平臺(tái)。除具備結(jié)構(gòu)緊湊這一顯著優(yōu)勢(shì)外，該平臺(tái)還具備在幾何形狀、XTS 動(dòng)子數(shù)量、功能范圍以及工藝速度等多個(gè)維度實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)節(jié)的特性。據(jù) Dennis Hildebrandt 介紹，這主要?dú)w功于 XTS 系統(tǒng)及其靈活多變的運(yùn)動(dòng)軌跡特性。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)序列編排，還可執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，進(jìn)而整個(gè)生產(chǎn)工藝起到優(yōu)化作用。該平臺(tái)可在每個(gè)節(jié)拍不到 3 秒的極短時(shí)間內(nèi)完成連桿全表面檢測(cè)與分級(jí)作業(yè)。

　　關(guān)于德國(guó)倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專(zhuān)注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開(kāi)放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過(guò) 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

　　倍福于 1997 年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶(hù)于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國(guó)內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽(yáng)能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開(kāi)放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

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