直線伺服電機(jī)在單板與膠合板 修補(bǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　勞特公司總部位于芬蘭納斯托拉，自1908年成立以 來(lái)，已在單板、膠合板、實(shí)木板材和LVL(單板層積材)加 工領(lǐng)域的各個(gè)子流程中積累了全面且深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。其技 術(shù)涉及的應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，涵蓋了從原木處理、單板旋切、干 燥，到單板加工、堆疊壓制，再到板材加工、分類(lèi)篩選以及 缺陷修補(bǔ)等木材加工全過(guò)程。“如今，全球所生產(chǎn)的LVL中， 有超過(guò)半數(shù)都是在勞特設(shè)備上完成的。”單板修補(bǔ)、板材修 補(bǔ)及板材加工業(yè)務(wù)線經(jīng)理Erkki Kauranen如是說(shuō)道。

　　1 高品質(zhì)實(shí)木板材

　　Panel Repair Station R5是勞特公司推出的最新創(chuàng)新力 作。該系統(tǒng)通過(guò)采 用基于PC的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作， 取代了手動(dòng)板材修補(bǔ)的需求，只 需一名監(jiān)督操作員來(lái)監(jiān)督整 個(gè)過(guò)程。這使得公司能夠?qū)⒑细竦膯T工調(diào)配至產(chǎn)線的其它關(guān) 鍵崗位，從而在提升板材修補(bǔ)工作質(zhì)量與效率的同時(shí)，優(yōu)化 整體生產(chǎn)流程。該系統(tǒng)每小時(shí)可以從兩面(平均每面7個(gè)缺 陷)處理 和修補(bǔ)多達(dá) 250 個(gè)板材面。該系統(tǒng)是專(zhuān)為實(shí)木板 材加工而設(shè)計(jì)的，但其出色的修補(bǔ)功能同樣適用于其它類(lèi)型 的木材制成的實(shí)木板。

　　所有加工步驟均通過(guò)先進(jìn)的基于PC的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面 自動(dòng)化。“我們選擇倍福的 AL8000直線電機(jī)及 AX5000伺服 驅(qū)動(dòng)器，主要是因?yàn)樗鼈兙哂懈呔群透邉?dòng)態(tài)性能?！盓rkki Kauranen說(shuō)道。該系統(tǒng)借助TwinCAT軟件和C6030超緊湊型 工業(yè)PC實(shí)現(xiàn)了全面控制?？蛻舳ㄖ频目刂泼姘逋ㄟ^(guò)CP-Link 4與倍福工業(yè)PC建立通信連接。勞特公司采用配備有行星齒 輪減速機(jī)的AM8000同步伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。“考慮到 系統(tǒng)尺寸龐大(8x10米)，我們采用了防護(hù)等級(jí)高達(dá)IP67的 EtherCAT EP系列端子盒，以分布式的方式高效采集傳感器 信號(hào)。在安全技術(shù)方面，我們采用了TwinSAFE組件?！?/p>

圖 1 高動(dòng)態(tài)的 AL8000 直線電機(jī)確保了系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能和高精度。

圖 2 所有驅(qū)動(dòng)軸都通過(guò) AX5000 數(shù)字式緊湊型伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

圖 3 勞特采用 AM8000 同步伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

圖 4 控制柜內(nèi)配備了 C6030 超緊湊型工業(yè) PC、CU8110 不間斷電源，以及多種 EtherCAT I/O 和TwinSAFE 安全端子模塊。

圖 5 勞特單板修補(bǔ)、板材修補(bǔ)和板材加工業(yè)務(wù)線經(jīng)理 Erkki Kauranen(右)與倍福芬蘭分公司大客戶經(jīng)理 Janne Suhonen(左)在 Panel Repair Station R5 前。

　　2 由上百項(xiàng)參數(shù)定義一個(gè)節(jié)孔的特征

　　除了實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能和全自動(dòng)化流程外，檢測(cè)和消除缺 陷對(duì)于維持系統(tǒng)的高生產(chǎn)效率，即確保高質(zhì)量板材能夠以持 續(xù)穩(wěn)定的速度生產(chǎn)出來(lái)，具有至關(guān)重要的作用。因此，勞特 公司將其基于圖像處理和人工智能技術(shù)的專(zhuān)用系統(tǒng)(即分析 儀)與識(shí)別和分類(lèi)單板及膠合板面板缺陷的先進(jìn) 技術(shù)相結(jié) 合。勞特公司已經(jīng)訓(xùn)練了此項(xiàng)技術(shù)，使其能夠識(shí)別大約一千 被歸類(lèi)為“健康”類(lèi)別的節(jié)孔的圖案與形狀。

　　“我們會(huì)檢測(cè)并記錄節(jié)孔中的大約100個(gè)特征，包括其 形狀和顏色變化等。”Erkki Kauranen 詳細(xì)解釋了這項(xiàng)工 作所涵蓋的內(nèi)容。這意味著必須配備強(qiáng)大的硬件來(lái)捕捉紋 理細(xì)節(jié)并精準(zhǔn)檢測(cè)缺陷，以確保修補(bǔ)系統(tǒng)能夠持續(xù)發(fā)揮出 出色的性 能?！耙虼耍覀?cè)诹硪慌_(tái)倍?？刂乒袷焦I(yè)PC (C6650)上，集成了基于相機(jī)和AI技術(shù)的缺陷檢測(cè)與評(píng)估系 統(tǒng)?！北陡７姨m分公司的大客戶經(jīng)理Janne Suhonen補(bǔ)充道。

　　通常情況下，每塊板材會(huì)檢測(cè)到五至二十個(gè)缺陷。根據(jù) 所需的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、具體產(chǎn)品類(lèi)型以及預(yù)期應(yīng)用場(chǎng)景，部分較 小的缺陷可能會(huì)被忽略，不進(jìn)行修補(bǔ)處理。對(duì)木材板材的這 種深入細(xì)致的高級(jí)分析，使得該公司能夠精確地控制修補(bǔ)材 料的使用量?！拔覀兂晒Φ貙⒉牧舷臏p半，同 時(shí)最大程度地 避免了浪費(fèi)?！盓rkkiKauranen說(shuō)道。全面的報(bào)告系統(tǒng)充分證明 了這一點(diǎn)，它是該修補(bǔ)系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。

　　3 運(yùn)動(dòng)控制解決方案確保高動(dòng)態(tài)性能

　　修補(bǔ)工位對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的性能提出了極高的要求。每個(gè)檢測(cè)到的缺陷的坐標(biāo)信息都必須準(zhǔn)確無(wú)誤地與相應(yīng)的木材板 材相匹配，并及時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)。AL8000 直線電機(jī)負(fù)責(zé) 實(shí)現(xiàn)工具的高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和精準(zhǔn)定位。為了維持系統(tǒng)的高吞 吐量，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)啟用多個(gè)工具來(lái)處理同一塊單板。同時(shí)， 系統(tǒng)還集成了碰撞檢測(cè)功能，以防止工具損壞。

　　“倍福提供的完整解決方案，涵蓋了開(kāi)發(fā)環(huán)境、控制邏 輯實(shí)現(xiàn)、安全功能、高性能運(yùn)動(dòng)控制以及高動(dòng)態(tài)直線電機(jī)等 各個(gè)方面，在實(shí)際應(yīng)用中為我們帶來(lái)了顯著的優(yōu)勢(shì)，尤其是 在系統(tǒng)調(diào)試階段?！盓rkki Kauranen說(shuō)道。基于PC的控制技 術(shù)還成功解決了以往頻繁出現(xiàn)的接口兼容性問(wèn)題。

　　大約十年前，該公司開(kāi)始與倍福合作，當(dāng)時(shí)他們采購(gòu)了 首批用于車(chē)床的驅(qū)動(dòng)器以及一些I/O端子模塊，這些設(shè)備主 要用于完成從 SSI 編碼器 獲取信號(hào)等關(guān)鍵任務(wù)。自此之后， 公司逐漸增加了對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器和工業(yè)PC的使用。倍福芬蘭分 公司自動(dòng)化產(chǎn)品專(zhuān)家Teppo Lepist?自項(xiàng)目伊始便全力支持 基于PC的解決方案的實(shí)施工作?！斑@對(duì)于新產(chǎn)品的順利引入 以及控制系統(tǒng)的有效部署起到了至關(guān)重要的作用，并極大地 加速了整個(gè)開(kāi)發(fā)進(jìn)程。”Erkki Kauranen說(shuō)道。

　　如今，勞特在其修補(bǔ)系統(tǒng)中全面采用了倍福的自動(dòng)化產(chǎn) 品線，包括電機(jī)(包括旋轉(zhuǎn)式和直線式)、驅(qū)動(dòng)器以及控制 元件等組件。目前，車(chē)床上老舊的控制系統(tǒng)正逐步被倍福的 先進(jìn)控制系統(tǒng)所取代。Panel Repair Station R5已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn) 行了一段時(shí)間，它不僅是勞特技術(shù)的典范，更為公司未來(lái)的 發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。