作為一家金屬加工行業(yè)的合同制造商，Brüeggli Industrie以前總是通過目測方式來檢查所生產的沖壓件，為了提高質量并減少生產時間，此種方式已被ATS的自動化圖像處理測試單元取代，Beckhoff的PC控制裝置作為集成控制系統(tǒng)負責精確的測試流程并控制Delta機器人來完成零件的動態(tài)處理，這家總部設在Romanshorn、擁有近650名員工的瑞士公益企業(yè)Brüeggli將重點放在培訓上，幫助殘疾人學習技能和就業(yè)。
金屬領域的制造和裝配服務
Brüeggli Industrie為了在工件數(shù)量不斷增加的情況下仍能滿足很高的質量要求，采用由瑞士圣加侖ATS自動化公司開發(fā)的自動測試單元替代了以前的光學測試，這家公司憑借其在工程、控制和驅動技術以及圖像處理領域的豐富專業(yè)知識能夠提供完整的解決方案。
圖1 借助伺服電機AM30xx和平板電腦CP6203實現(xiàn)了Delta機器人的動態(tài)構造，使得測試單元中的測試過程更加快捷和精確
容易接近的多功能測試單元
人們采用Brüeggli的設備測試汽車行業(yè)的沖壓件，但測試單元是針對多種用途開發(fā)的，正如ATS的總經理Andreas Tobler所言：“零件輸送、帶有測試站和Delta機器人的測試單元以及輸出傳送帶的設計可使人們在不太費力的情況下測試其他部件，需要改變的只有工具記錄、吸力抓取頭、過程或圖像處理軟件。”
Delta機器人負責測試件的完整處理過程，檢查其沖壓和打磨錯誤、劃痕、臟物以及鉆孔中的異物，使用Brüeggli設備時，首先將沖壓件從傳送帶上取下來，放入檢測站的前面，并在那里通過一個感應式接近傳感器檢查材料凹陷處引起的錯誤。
此外還要通過晃動和使用壓縮空氣噴頭除去臟物，接著是表面檢查，分別通過一個針對上面和下面的檢測站，中間還有一個轉動裝置。
這樣就得到了3個分別基于30個檢測標準的結果，它們由圖像處理系統(tǒng)進行評估，并作為結果傳送至控制系統(tǒng)，Delta機器人根據(jù)這個值將測試件分別放入兩個輸出傳送帶，其中一個針對合格部件，另一個針對需要繼續(xù)檢測的部件，或者將錯誤部件放入側面的廢品通道，此外在合格部件傳送帶上每11個沖壓件被摞起來，以便裝入相應的運輸箱中。
圖2 在ATS自動化公司提供給Brüeggli Industrie的測試單元中，Delta機器人負責沖壓件的完整處理過程
六邊形單元結構是設計特色
Andreas Tobler認為六邊形單元結構是一個特色：“鑒于所有邊都能打開的設計方式，很容易接觸到檢測單元的內部，Delta機器人放在中間，則可通過機器人抓取裝置達到單元內部處于特定工作高度的每個位置，此外安裝在側面的檢測站可以設置為向外擺動，進一步提高了可接觸性。”
Brüeggli Industrie金屬行業(yè)技術和培訓負責人Urs Buschor就另一個方面進行了補充：“通過這種構造一些設備明顯被簡化和加速。此外從人體工程學角度考慮，通過安裝在支撐臂上的平板電腦CP6203，操作單元可靈活地移動，幾乎可以旋轉360°，這樣面板總是伸手可及，但在進行維護工作時卻不會擋道。”
針對簡單和高效工程的運動技術庫
作為控制計算機的內置平板電腦CP6203有一個19英寸的觸摸屏和英特爾酷睿2雙核處理器(2.26?GHz)，操作系統(tǒng)是Windows XP，控制軟件為Twincat NC1。Andreas Tobler說道：“從操作盡可能簡單這方面考慮，對我們而言最大的優(yōu)點是給定的機器人運動，Twincat的動態(tài)轉換(3級)為Delta機器人提供了很好的解決方案，特別是像我們這種情況，在設計時就考慮到要通過高速和相對簡單的機械來完成高效的部件輸送，在3年前研發(fā)工作開始的時候，Beckhoff是開放式控制系統(tǒng)的唯一供貨商，它通過一個預先設定的運動模塊滿足了與我們自己機器人進行匹配的所有要求。”
圖3 帶19英寸觸摸屏的內置平板電腦CP6203為清楚展示Twincat HMI創(chuàng)建的可視化提供了足夠的空間
在軟件方面，Twincat的靈活性也為個性化匹配提供了足夠的空間，Delta機器人的定位不再像平常那樣通過NC程序控制，而是直接在可編程控制器軟件Twincat PLC中完成，Andreas Tobler解釋說：“從設計來說，我們希望整個測試單元都能由PLC控制，為此對一個特殊模塊進行編程處理，以便能夠直接給定位置，此外這一過程只需設定參數(shù)，這一方案大大簡化了過程控制，這樣一來，訓練時通過操作面板就可以很方便地定位，不再需要改變NC程序。”
5個伺服和兩個步進電機軸負責定位設置的動態(tài)實施：3個雙通道伺服放大器AX5206通過3個AM3033和2個AM3022伺服電機驅動3個機器人軸和2個表面檢測站的轉盤，此外還有2個帶步進電機AS1000的步進電機端子EL7031用于控制中間的旋轉站，以及2個Ethercat耦合EK1100和總共55個Ethercat端子用于I/O數(shù)據(jù)處理。
普遍集成的架構簡化了操作
在ATS的研發(fā)員René Meili看來，僅通過機器人運動的集成，PC控制及其集成的控制構架便提供了巨大的優(yōu)勢，Twinsafe使設備安全也成為整個系統(tǒng)的一個集成組成部分：“平板電腦承擔了所有的控制和可視化任務，從人性化操作到Delta機器人，這樣便不再需要獨立的機器人和安全控制系統(tǒng)，這種普遍集成的控制架構簡化了操作，降低了解決方案的成本。”
Andreas Tobler也證實了這些優(yōu)勢：為了能在任何運行狀態(tài)下保證設備的安全，我們決定采用集成的安全方案Twinsafe，它由Twinsafe-PLC EL6900、4個Twinsafe數(shù)字輸入端子EL1904和一個Twinsafe數(shù)字輸出端子EL2904實施，此外還有3個伺服放大器AX5206的Twinsafe驅動選項卡AX5805，緊急停機(STO)和防護門監(jiān)控等安全功能通過這種方式實現(xiàn)，我們從Ethercat中受益匪淺，除了高效外，它還具有連續(xù)數(shù)據(jù)交流優(yōu)勢，因為它一開始就以只采用一個總線系統(tǒng)探測I/O數(shù)據(jù)、解決安全性和同步驅動為目標。Brüeggli Industrie的質量和服務小組負責人Giuseppe Pennimpede談到另一方面：“Twincat HMI的應用同樣帶來了優(yōu)勢，因為通過無縫集成的可視化，需要的變量不必通過數(shù)據(jù)輸出或輸入就能獲得，變量的修改也可以迅速而準確地完成。”
