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倍福 PC 控制簡化大型航空航天部件檢測工作

德國倍福自動化有限公司
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Genesis Systems Group 是美國一家機器人焊接和自動化解決方案開發商,總部位于美國愛荷華州達文波特市,他們開發的無損檢測(NDI)機器人系統適用于檢測大小型飛機、衛星甚至全尺寸火箭使用的大型零部件; PC 和 EtherCAT 的控制技術不僅能夠為實現高精度及高吞吐量的全自動安全關鍵零部件檢測保駕護航,而且還可以節省大量布線和安裝成本。

很少有行業會像航空航天工業那樣對材料測試和質保有如此高的要求。使用經過全面檢驗的材料和零部件來確保乘客、機組人員及貨物的安全絕非易事。Genesis Systems Group 是一家機器人系統集成商,主要為航空航天運輸及工業加工市場提供支持。公司專注于無損檢測機器人系統的研發,滿足飛機、衛星和火箭等使用的大型零部件的特殊檢測要求。即使對于經驗豐富的專業人員來說,用人工檢測這些零部件也一直是一項巨大的挑戰,因為他們必須在大型零部件周圍走動,同時確保所有材料檢測過程都符合最高的精度要求。Genesis的檢測系統采用倍; PC 和 EtherCAT 的控制技術實現檢測過程自動化,現在能夠以更快的速度及所需的精度執行這些任務。

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機器人系統專為終極試驗而設計

Genesis Systems 的無損檢測解決方案中的 Nspect™ 系列旨在檢驗零件表面較大的航空航天零部件是否存在材料缺陷,以及是否符合制造規范。為此,Genesis 將機器人與超聲波加工設備集成在一起,通過發射探頭和接收探頭利用超聲波透射法進行檢測。常見的超聲波無損檢測類型包括脈沖回波式超聲成像、超聲相控陣成像和錯位散斑干涉檢測,同時它也支持其它檢測技術?梢詸z測的材料范圍很廣,但最常見的是鋼、鋁和復合材料。

這些系統中的一個重要組成部分是一個六軸關節型機器人及與之成對出現的被稱為 Genesis Blitz Module™ 的虛擬編碼器。通過 C ++ 編程,Blitz Module™ 可以捕獲所有機器人位置,并在約 200 微秒的時間內創建一個六自由度虛擬編碼器。這適用于以 1 毫米或更小的增量測量得到的柵格尺寸。位置反饋確?梢詿o縫檢測表面面積較大的零部件。Genesis Systems Group 自動化系統工程師 Ryan Steckel 解釋道:“在檢測領域,這被稱為脈沖接通位置(PoP)。Blitz Module™ 從正在被測試的材料中獲取檢測數據,并將數據與儀器或傳感器位置關聯起來。發送脈沖的速度越快,機器人運行的速度就越快,無損檢測系統的生產效率就越高。”發送這些脈沖的官方認可標準時間是 10 毫秒,而 Genesis 開發的 Blitz Module™ 可以在 1 毫秒時間內發送脈沖。在這種情況下,EtherCAT 還可以實現極為精確的測量和高精度的系統同步,這對于測試和測量應用來說至關重要。

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Genesis 公司著手的一項被稱為 RoboPogo 的新開發項目,它是一個由多個關節型機器人構成的零部件固定系統,用于固定正在進行 Nspect™ 無損檢測測試的零部件

基于 PC 的控制技術簡化系統集成

Moon 說道:“我們使用 RoboPogo 等解決方案實現的應用都非常復雜,因此我們需要使用自動化系統來簡化我們的設計; PC 的控制系統就是個理想選擇,因為我們可以通過一站式提供的同一個集成式平臺完成所有任務。”Genesis Systems 將所有功能集成到一臺倍福的 CX2030 嵌入式控制器中。這臺功能強大的設備可以運行 PLC、安全 PLC、運動控制、HMI 軟件、Windows 操作系統以及 Genesis 使用的任何檢測軟件。Steckel 解釋道:“我們在由 20 個機器人構成的系統上使用通過 EtherCAT 聯網的 CX2030 嵌入式控制器進行控制,所有這些任務只使用了約 25% 的 CPU 容量,采集所有無損檢測數據并在 1 毫秒時間內保持與 20 個不同 KUKA 機器人的通信真的很了不起,這也很好地證明了基于 PC 的控制和 EtherCAT 的價值。”

使用 TwinCAT 3 軟件實現系統編程和運行時進一步簡化了系統部署。Whitney Moon 說道:“開發環境包括結構化文本和面向對象的編程(OOP),這讓我們可以根據需要輕松調整 RoboPogo 解決方案 — 因為有些系統可能只有 4 個機器人,而有些系統可能有 20 多個機器人。”OOP 讓 Genesis 能夠在新系統中輕松實現現有的代碼庫,Steckel 補充說道:“開始運行一個新系統時,如果只需要設置基本參數,而不是重寫每行代碼,那肯定要容易得多。”

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使用倍福的 TwinCAT 3 軟件實現系統編程和運行時


 

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