目前汽車零部件在安全與質(zhì)量方面的要求不斷攀升，為契合這些不斷升級的標(biāo)準(zhǔn)和要求，必須有一套清晰、客觀、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，據(jù) Automation W+R 介紹，該平臺利用高速 3D 檢測技術(shù)，成功將生產(chǎn)流程和產(chǎn)品質(zhì)量提升至全新水平。該平臺的核心是倍福的 XTS 磁驅(qū)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?qū)嵤┢囆袠I(yè)和電池生產(chǎn)在線檢測系統(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。其焊縫檢測和表面檢測系統(tǒng)獨(dú)具特色，巧妙地將機(jī)器人技術(shù)、檢測技術(shù)與測量技術(shù)融合于一體。公司總經(jīng)理 Paul Gruber 闡釋了汽車行業(yè)的嚴(yán)苛要求：“在該行業(yè)中，通過自動(dòng)化質(zhì)檢手段來保障安全有著至關(guān)重要的意義。畢竟，從制造商到終端用戶，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)量又依賴于其質(zhì)檢環(huán)節(jié)?！笔紫\(yùn)營官 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)帶來巨大優(yōu)勢

下線檢測要求所有批次的產(chǎn)品必須準(zhǔn)時(shí)交付。這意味著所有生產(chǎn)出來的零部件在進(jìn)入下一道工序或裝配前，必須 100 % 通過出貨檢驗(yàn)。這些零部件不僅要接受外觀檢測，還需通過包括精密機(jī)械分類在內(nèi)的多種檢測方式。Automation W+R 公司的工程部主管 Michael Zin?er 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 上的測試軟件進(jìn)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(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)展能力以及開放性設(shè)計(jì)，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(jìn)，更是得益于我們與倍福長達(dá)數(shù)十年的卓越合作所提供的堅(jiān)實(shí)有力的支持?！?/p>

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

倍?；?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(shí)的硬件替換環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一鍵快速換產(chǎn)?！?/p>

通過 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，維護(hù)需要額外的功能以及對各個(gè)模塊的查看權(quán)限。因此，手動(dòng)操作、各個(gè)步驟的監(jiān)控及測試都被映射到控制架構(gòu)中，并通過模塊化的軟 PLC 實(shí)現(xiàn)高效集成?；?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 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，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?；?PC 的控制技術(shù)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(jìn)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(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，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(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。該多功能檢測系統(tǒng)可同時(shí)檢測四個(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 XTS 磁驅(qū)輸送系統(tǒng)在極短的檢測距離內(nèi)實(shí)現(xiàn) 1.5 秒的高速節(jié)拍，同時(shí)保持最高檢測精度。模塊化設(shè)計(jì)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(yīng)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(chǎn)全流程實(shí)施嚴(yán)密監(jiān)控，同時(shí)通過產(chǎn)品缺陷數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)、全部檢測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 XTS 產(chǎn)線（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)入首道視覺檢測工位，在此進(jìn)行工件底面的加工精度檢測。檢測過程中，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。系統(tǒng)接著執(zhí)行兩項(xiàng)機(jī)械測試：采用量規(guī)檢測內(nèi)齒嚙合度。為此，動(dòng)子將工件移送至對應(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)至帶測量傳感器的擋塊處進(jìn)行高度測量。所有合格工件在離開 XTS 線轉(zhuǎn)入出料線前都會(huì)進(jìn)行激光打標(biāo)。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(yùn)行，之后被提升并移出檢測區(qū)域。

在鍛造技術(shù)領(lǐng)域，Automation W+R 公司針對連桿檢測再度打造了一個(gè)集成化平臺。除具備結(jié)構(gòu)緊湊這一顯著優(yōu)勢外，該平臺還具備在幾何形狀、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與分級作業(yè)。