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(fā)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(tǒng)，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(yè)和電池生產在線檢測系統(tǒng)交鑰匙工程的領先集成商。該公司業(yè)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(yè)、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(tǒng)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(yè)的嚴苛要求：“在該行業(yè)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(huán)節(jié)。”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(yè)帶來了極其嚴苛的挑戰(zhàn)。”
01集成式且基于 PC 的質檢系統(tǒng)可為企業(yè)帶來巨大優(yōu)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(guī)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(yōu)利用率，同時最大化系統(tǒng)吞吐量。”
與測試系統(tǒng)核心通信、進行實時觸發(fā)操作，以及與工業(yè) 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?；?PC 的控制技術所能夠達成的核心價值所在。此外，該系統(tǒng)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(shù)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(tǒng)開發(fā)部主管 Dennis Hildebrandt
倍?；?PC 的控制技術，包括he C6032 超緊湊型工業(yè) PC、TwinCAT 自動化軟件、EtherCAT I/O 模塊、 XTS 磁驅柔性輸送系統(tǒng)以及旋轉驅動技術，實時接管系統(tǒng)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(huán)節(jié)，進而實現(xiàn)一鍵快速換產。”
通過 CP3921 多點觸控控制面板實現(xiàn)的系統(tǒng)操作與可視化界面始終聚焦生產流程優(yōu)化和系統(tǒng)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(jiān)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(xiàn)高效集成?；?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(tǒng)全生命周期內實現(xiàn)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(jiān)測 XTS 系統(tǒng)，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(shù)據交互。
該系統(tǒng)的核心部分是 XTS 磁驅柔性輸送系統(tǒng)，整套設備都由一臺高性能的 C6032 超緊湊型工業(yè) PC 控制。這得益于 EtherCAT 高性能數(shù)據通信技術的支持，該技術還具備熱插拔功能優(yōu)勢，可在系統(tǒng)持續(xù)運行期間更換網絡設備。據 Dennis Hildebrandt 介紹，倍?；?PC 的控制技術為 Automation W+R 帶來顯著優(yōu)勢，其系統(tǒng)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(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，可提供多樣化的擴展選項。他認為，系統(tǒng)的主要優(yōu)勢體現(xiàn)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(yōu)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(xiàn)高效安裝。
02核心采用 XTS 系統(tǒng)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(xiàn)為一套四合一鍛件全檢解決方案。該多功能檢測系統(tǒng)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(tài)、尺寸精度及硬度。系統(tǒng)通過 XTS 磁驅輸送系統(tǒng)在極短的檢測距離內實現(xiàn) 1.5 秒的高速節(jié)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(tǒng)依托大量測試步驟，對生產全流程實施嚴密監(jiān)控，同時通過產品缺陷數(shù)據的可視化呈現(xiàn)、全部檢測步驟的文檔化記錄以及生產數(shù)據采集歸檔，切實保障產品實現(xiàn) 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(xiàn)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(tǒng)接著執(zhí)行兩項機械測試：采用量規(guī)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(tǒng)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(huán)運行，之后被提升并移出檢測區(qū)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(yōu)勢外，該平臺還具備在幾何形狀、XTS 動子數(shù)量、功能范圍以及工藝速度等多個維度實現(xiàn)精細調節(jié)的特性。據 Dennis Hildebrandt 介紹，這主要歸功于 XTS 系統(tǒng)及其靈活多變的運動軌跡特性。該系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)簡單的運動序列編排，還可執(zhí)行復雜的運動軌跡規(guī)劃，進而整個生產工藝起到優(yōu)化作用。該平臺可在每個節(jié)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(yè)。
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(yè)，創(chuàng)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(yè) PC、現(xiàn)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(tǒng)，可為各個工控領域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。經過 40 年的發(fā)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(yè)務遍及 70 多個國家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區(qū)總部落戶于上海市北高新產業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創(chuàng)新產品和解決方案廣泛應用于風力發(fā)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(yè)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(chuàng)新，在業(yè)內享有“創(chuàng)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(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術、互聯(lián)網和自動化技術完美融合在一起，為實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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