目前汽車零部件在安全與質量方面的要求不斷攀升，為契合這些不斷升級的標準和要求，必須有一套清晰、客觀、可追溯且高效的質檢流程。為有效攻克上述難題，Automation W+R 公司精心研發出了一套集成平臺，據 Automation W+R 介紹，該平臺利用高速 3D 檢測技術，成功將生產流程和產品質量提升至全新水平。該平臺的核心是倍福的 XTS 磁驅柔性輸送系統，它將供料、檢測和分揀三大基本模塊連為一體。
Automation W+R GmbH 總部位于慕尼黑，是能夠實施汽車行業和電池生產在線檢測系統交鑰匙工程的領先集成商。該公司業務版圖廣泛多元，除上述領域外，還延伸至軌道交通、鋼鐵工業、燃料電池生產以及航空航天領域。其焊縫檢測和表面檢測系統獨具特色，巧妙地將機器人技術、檢測技術與測量技術融合于一體。公司總經理 Paul Gruber 闡釋了汽車行業的嚴苛要求：“在該行業中，通過自動化質檢手段來保障安全有著至關重要的意義。畢竟，從制造商到終端用戶，所有相關人員的安全均系于每一個零部件的質量，而零部件質量又依賴于其質檢環節。”首席運營官 Markus Schmid 補充道：“除了嚴苛的質量標準以及明確的可追溯性要求之外，龐大的產量與有限的生產空間也為行業帶來了極其嚴苛的挑戰。”
01集成式且基于 PC 的質檢系統可為企業帶來巨大優勢
下線檢測要求所有批次的產品必須準時交付。這意味著所有生產出來的零部件在進入下一道工序或裝配前，必須 100 % 通過出貨檢驗。這些零部件不僅要接受外觀檢測，還需通過包括精密機械分類在內的多種檢測方式。Automation W+R 公司的工程部主管 Michael Zinßer 解釋道：“相關設備在概念設計階段便被規劃為一個高度緊湊的單元，既避免不必要的零部件處理，又整合了所有必要的檢測功能，其目的是確保所有工位的最優利用率，同時最大化系統吞吐量。”
與測試系統核心通信、進行實時觸發操作，以及與工業 PC 上的測試軟件進行交互，是我們對解決方案的基本要求。而這恰恰是倍福基于 PC 的控制技術所能夠達成的核心價值所在。此外，該系統的模塊化結構、可擴展能力以及開放性設計，使得無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，更是得益于我們與倍福長達數十年的卓越合作所提供的堅實有力的支持。”
—— Automation W+R 公司系統開發部主管 Dennis Hildebrandt
倍福基于 PC 的控制技術，包括he C6032 超緊湊型工業 PC、TwinCAT 自動化軟件、EtherCAT I/O 模塊、 XTS 磁驅柔性輸送系統以及旋轉驅動技術，實時接管系統的上層控制及各單元的功能。強大的自動化軟件對于縮短生產準備時間和減少生產空間至關重要，尤其是在零部件差異大且需通用化處理的場景下。Dennis Hildebrandt 解釋道：“任何借助軟件控制來適配不同零部件的操作，都可有效避免耗時的硬件替換環節，進而實現一鍵快速換產。”
通過 CP3921 多點觸控控制面板實現的系統操作與可視化界面始終聚焦生產流程優化和系統利用率的提升。在操作層級，維護需要額外的功能以及對各個模塊的查看權限。因此，手動操作、各個步驟的監控及測試都被映射到控制架構中，并通過模塊化的軟 PLC 實現高效集成。基于 TwinCAT 的面向對象程序設計使得解決方案具備所需的可擴展性，無需復雜的接口即可在系統全生命周期內實現便捷的擴展。
該解決方案采用了以下 TwinCAT 功能模塊：
•TwinCAT 3 XTS Extension 用于控制和監測 XTS 系統，具有多種配置選項；
•TwinCAT 3 NC PTP 運動控制功能模塊，用于軸運動控制，具有操作簡便且配置選項豐富的特點；
•TwinCAT 3 OPC UA，面向服務的通信架構和接口，為可視化及客戶網絡提供標準化接口；
•TwinCAT 3 TCP/IP 和 TwinCAT 3 Database Server，用于進一步的數據交互。
該系統的核心部分是 XTS 磁驅柔性輸送系統，整套設備都由一臺高性能的 C6032 超緊湊型工業 PC 控制。這得益于 EtherCAT 高性能數據通信技術的支持，該技術還具備熱插拔功能優勢，可在系統持續運行期間更換網絡設備。據 Dennis Hildebrandt 介紹，倍福基于 PC 的控制技術為 Automation W+R 帶來顯著優勢，其系統集成的 TwinSAFE 安全功能支持在 TwinCAT 平臺中進行集中編程，既可減少布線需求，又可提供各種即用型功能模塊。他還表示，倍福豐富的 EtherCAT 端子模塊產品（如 EL1809 16 通道數字量輸入模塊 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，可提供多樣化的擴展選項。他認為，系統的主要優勢體現在設計緊湊、靈活性高且易于擴展等方面。在他看來，EP 系列 EtherCAT 端子盒同樣具備這些優勢，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（OCT），倍福的驅動技術，即 AX8000 伺服驅動器和 AM8000 伺服電機，同樣能夠實現高效安裝。
02核心采用 XTS 系統的具體實施案例
Automation W+R 公司集成平臺的典型應用范例體現為一套四合一鍛件全檢解決方案。該多功能檢測系統可同時檢測四個錐形齒輪的上下表面加工精度，以及插接狀態、尺寸精度及硬度。系統通過 XTS 磁驅輸送系統在極短的檢測距離內實現 1.5 秒的高速節拍，同時保持最高檢測精度。模塊化設計支持針對不同零部件系列的特定檢測方案快速切換，從而覆蓋廣泛的應用場景。作為一種真正意義上的終檢工具，該系統依托大量測試步驟，對生產全流程實施嚴密監控，同時通過產品缺陷數據的可視化呈現、全部檢測步驟的文檔化記錄以及生產數據采集歸檔，切實保障產品實現 100% 的可追溯性。
待檢工件由機械臂從上料筐中抓取，每次取四件放置于 9.5 米長 XTS 產線（共配置 36 個動子）的 XTS 動子上的工件運載裝置上。運載裝置隨 XTS 動子進入首道視覺檢測工位，在此進行工件底面的加工精度檢測。檢測過程中，工件運載裝置垂直旋轉以實現底面 360°全景圖像采集。隨后工件在翻轉工位水平旋轉 180°完成頂面檢測。系統接著執行兩項機械測試：采用量規檢測內齒嚙合度。為此，動子將工件移送至對應工位，使用 AM8000 伺服電機提升工件，以消除 XTS 系統承受的加工應力。運載裝置被輸送至下一工位，然后被再次抬升，并被移動至帶測量傳感器的擋塊處進行高度測量。所有合格工件在離開 XTS 線轉入出料線前都會進行激光打標。末道硬度檢測在出料階段完成。在檢測過程中，工件被置于線圈下方循環運行，之后被提升并移出檢測區域
在鍛造技術領域，Automation W+R 公司針對連桿檢測再度打造了一個集成化平臺。除具備結構緊湊這一顯著優勢外，該平臺還具備在幾何形狀、XTS 動子數量、功能范圍以及工藝速度等多個維度實現精細調節的特性。據 Dennis Hildebrandt 介紹，這主要歸功于 XTS 系統及其靈活多變的運動軌跡特性。該系統不僅能夠實現簡單的運動序列編排，還可執行復雜的運動軌跡規劃，進而整個生產工藝起到優化作用。該平臺可在每個節拍不到 3 秒的極短時間內完成連桿全表面檢測與分級作業。
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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