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      技術 || 如何快速開發“高速、精準”的高速點膠機
      專欄:行業動態
      發布日期:2018-08-09
      閱讀量:6531
      作者:佚名
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      技術 || 如何快速開發“高速、精準”的高速點膠機一. 應用背景傳統點膠機 又稱涂膠機、滴膠機、打膠機、灌膠機。是專門對流體進行控制,并將流體點滴、涂覆于產品表面或產品內部的自動化機器。但通常點膠以接觸式為主,易產生拉尖、膠量不均、刮傷元器件等問題,適合稍粗、厚的物體點膠。點膠軌跡多采用教導盒加人眼示教方式,編程復雜,精度不高,無法滿足要求越來越精準、效率越來越高的應用場合。而全自動化高速點膠機利...

      技術 || 如何快速開發“高速、精準”的高速點膠機

      一. 應用背景

      傳統點膠機 又稱涂膠機、滴膠機、打膠機、灌膠機。是專門對流體進行控制,并將流體點滴、涂覆于產品表面或產品內部的自動化機器。但通常點膠以接觸式為主,易產生拉尖、膠量不均、刮傷元器件等問題,適合稍粗、厚的物體點膠。點膠軌跡多采用教導盒加人眼示教方式,編程復雜,精度不高,無法滿足要求越來越精準、效率越來越高的應用場合。


      而全自動化高速點膠機利用無接觸式點膠技術,對流體進行精確控制,高速且準確地噴射于預先設定好的位置,借由膠點的疏密及軌跡的控制,形成點、線和各式圖形,滿足輕薄化、短小化產品點膠需求。


      但是國內高速點膠機除少數廠家外普遍存在精度不高、打膠不夠穩定或系統偶發卡頓等問題,因此國內很多廠商有志于開發高速點膠機,但往往花費大量的時間與精力,卻達不到合格的速度與精度的設備,更達不到國外大廠的水平。


      二. 高速點膠機常見痛點

      1.膠距不準、膠直徑不一致

      對于噴射式膠閥,通過對膠閥的精確開關觸發,控制從而精確控制膠量(重)、膠直徑以及間距。而常見問題是膠點與膠點間距不準,沒有做到精確觸發膠閥,工件不平問題,導致膠直徑一致性差。

      圖1:等間距點膠不準示意圖

      2.拐角堆膠

      加減速段/轉角處,機構的移動勢必需要降速來完成拐角過彎的動作, 當高速的 直線運動于轉角進行降速時,速度的快慢會與影響膠的間距,會有溢膠的問題產生

      圖2:拐角溢膠圖

      而常規的解決方案是采用增加空跑軌跡避開加減速段噴射點膠,以點一個等間距矩形軌跡為例,一般采用井字形點膠方法來解決拐角堆膠問題。但此方法雖然可解決問題,但以犧牲部分效率為代價。

      圖3:傳統井字型點膠做法示意圖

      3.機構問題導致的精度不夠 

      執行機構精度達不到,則再調整控制系統也沒有辦法提升精度。機構的設計、安裝水平限制了整機設備的性能,導致設備達不到高速點膠機的定義指標,設備沒有競爭力。

      4.點膠速度不達標

      由于機構設計與控制系統設計的原因,導致加工速度達不到指標要求,使得產品設計達不到市場要求或低于客戶要求。

      5. 軟件擴展及維護困難

      由于衍生設備眾多, 往往整體均用C++等高級語言開發的高速點膠機應用軟件擴充功能費時費力且非常不易維護。


      三. 研華方案針對痛點見招拆招

      1.膠距不準、膠直徑不一致拆招方案

      針對噴射點膠間距、膠直徑、任意軌跡離散點的精確點膠,研華SoftMotion運動控制實時核心,準確的速度控制、雙軸任意高速位置比較觸發功能,保證了控制的位置精準性。而方案可選配激光測高模塊開啟功能,保證了不平整工件點膠恒高度,同時精準控制開發時間長短,確保了膠直徑的一致性。

       圖4:合格點膠效果圖

      圖5:激光測高Z軸自動補償

      2.拐角堆膠拆招方案

      研華方案運動控制上采用拐角降速與動態PWM輸出控制膠閥 ,根據軌跡速度大小實時調整PWM信號,從而實現拐角不堆膠的矩形等距高速點膠 。



        圖6:直接90度拐角取代井字軌跡

      3.機構問題導致的精度不夠拆招方案

      研華與具有十幾年的點膠類行業設備設計、開發、調試經驗的系統集成商合作,聯合推出的此控制系統方案,不但可解決控制系統問題,還可向客戶提供設計出合格的高速高精度設備的服務,甚至可提供機架,其豐富的設備調試經驗,可最大程度的確保設計的高速點膠機能達到性能要求,幫助用戶快速推出合格設備,把握市場商機。  

      4.點膠速度不達標拆招方案

      研華控制系統的運動控制算法、系統集成商機構設計經驗、調試經驗的指導,可確保用戶設備點膠在保證精度的前提下,點膠速度達到合格以上。目前典型的測試數據為:

      在3mm間距點,平均點膠速度為45000點/小時,高峰為48000點/小時。

      5. 軟件擴展及維護困難拆招方案

      研華的方案基于研華設備自動化控制器(MAS)開發,其二次快速開發平臺Motion Studio改變了以往高速點膠機控制部分均用C++/C#等高級語言開發帶來的一些維護不易、費時費力問題,可快速響應客戶定制需求。硬件可彈性擴充,保留設備升級擴軸、擴I/O、擴視覺彈性。

      四. 研華高速點膠機完整解決方案

      研華提供的高速點膠機控制系統解決方案,以嵌入式無風扇MAS-4285 PC-based控制器為核心, 集運動控制、機器視覺、膠閥控制、通信于一體,搭載針對高速點膠機設備的應用軟件,采用非接觸噴射式定量點膠控制,實現更小的點膠直徑,同時提高點膠的可靠性、一致性。方案中的點膠軌跡采用視覺精密示教、AutoCAD DXF文件導入等多種方式,配合視覺自動定位糾偏,保證了實際點膠的精確性。

      圖7:高速點膠機實機圖

      高速點膠機動力單元主要由3軸松下伺服+2軸步進電機組成(進料和調寬軸)

      圖8:  研華方案架構圖

      五、研華解決方案軟+硬優勢


      1. 硬件優勢:一體式無風扇運動控制器

      圖9:點膠控制器硬件圖

      2. 軟件優勢:高速點膠機行業軟件

      圖10:高速點膠機應用軟件圖

      完備的行業專用軟件

      功能齊全:打點、線、弧、飛點、連續線、連續弧。提前開關膠,手動操作,視覺示教,校準等。 

      界面友好:柔和的界面顏色,直觀的顯示系統狀態、數據、加工點和軌跡。 

      操作人性化:支持各功能的獨立測試,支持視覺圖像上示教與各軸點動。 

      PCB視覺定位&視覺點位示教 

      圖11:視覺抓Mark點糾偏及視覺示教

      功能預留接口,滿足不同用戶的不同要求

      圖12:激光測高補償功能

      圖13:可選擇配置的稱重功能

      實際打膠效果

      圖13:實際點膠效果

      視覺定位、示教

      點膠軌跡預覽

      六. 選擇研華整體解決方案的四大理由

      1. 軟+硬解決方案

      同時可提供二次開發,方便根據不同的需求做簡單的修改

      2. 一體式控制器 

      小體積,無風扇,抗震,固態硬盤,控制器配線比舊機器簡單 

      3. 速度與精度 

      透過PWM+拐角降速與2D位置比較觸發、打點/打線/飛點不卡頓,速移動下能精準開/關膠 

      4. 降低成本 

      一個控制器整合運動控制和視覺定位 

      七. 研華高速點膠機控制系統清單

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