直線伺服電機在單板與膠合板 修補系統(tǒng)中的應用

　　勞特公司總部位于芬蘭納斯托拉，自1908年成立以 來，已在單板、膠合板、實木板材和LVL(單板層積材)加 工領域的各個子流程中積累了全面且深厚的專業(yè)知識。其技 術涉及的應用場景廣泛，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、分類篩選以及 缺陷修補等木材加工全過程?！叭缃?，全球所生產(chǎn)的LVL中， 有超過半數(shù)都是在勞特設備上完成的?！眴伟逍扪a、板材修 補及板材加工業(yè)務線經(jīng)理Erkki Kauranen如是說道。

　　1 高品質(zhì)實木板材

　　Panel Repair Station R5是勞特公司推出的最新創(chuàng)新力 作。該系統(tǒng)通過采 用基于PC的控制技術實現(xiàn)自動化操作， 取代了手動板材修補的需求，只 需一名監(jiān)督操作員來監(jiān)督整 個過程。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 鍵崗位，從而在提升板材修補工作質(zhì)量與效率的同時，優(yōu)化 整體生產(chǎn)流程。該系統(tǒng)每小時可以從兩面(平均每面7個缺 陷)處理 和修補多達 250 個板材面。該系統(tǒng)是專為實木板 材加工而設計的，但其出色的修補功能同樣適用于其它類型 的木材制成的實木板。

　　所有加工步驟均通過先進的基于PC的控制技術實現(xiàn)全面 自動化?！拔覀冞x擇倍福的 AL8000直線電機及 AX5000伺服 驅(qū)動器，主要是因為它們具有高精度和高動態(tài)性能?！盓rkki Kauranen說道。該系統(tǒng)借助TwinCAT軟件和C6030超緊湊型 工業(yè)PC實現(xiàn)了全面控制?？蛻舳ㄖ频目刂泼姘逋ㄟ^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 輪減速機的AM8000同步伺服電機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。“考慮到 系統(tǒng)尺寸龐大(8x10米)，我們采用了防護等級高達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。在安全技術方面，我們采用了TwinSAFE組件?！?/p>

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

圖 2 所有驅(qū)動軸都通過 AX5000 數(shù)字式緊湊型伺服驅(qū)動器實現(xiàn)精準控制。

圖 3 勞特采用 AM8000 同步伺服電機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。

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、板材修補和板材加工業(yè)務線經(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 由上百項參數(shù)定義一個節(jié)孔的特征

　　除了實現(xiàn)高動態(tài)性能和全自動化流程外，檢測和消除缺 陷對于維持系統(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，具有至關重要的作用。因此，勞特 公司將其基于圖像處理和人工智能技術的專用系統(tǒng)(即分析 儀)與識別和分類單板及膠合板面板缺陷的先進 技術相結(jié) 合。勞特公司已經(jīng)訓練了此項技術，使其能夠識別大約一千 被歸類為“健康”類別的節(jié)孔的圖案與形狀。

　　“我們會檢測并記錄節(jié)孔中的大約100個特征，包括其 形狀和顏色變化等。”Erkki Kauranen 詳細解釋了這項工 作所涵蓋的內(nèi)容。這意味著必須配備強大的硬件來捕捉紋 理細節(jié)并精準檢測缺陷，以確保修補系統(tǒng)能夠持續(xù)發(fā)揮出 出色的性 能。“因此，我們在另一臺倍福控制柜式工業(yè)PC (C6650)上，集成了基于相機和AI技術的缺陷檢測與評估系 統(tǒng)?！北陡７姨m分公司的大客戶經(jīng)理Janne Suhonen補充道。

　　通常情況下，每塊板材會檢測到五至二十個缺陷。根據(jù) 所需的質(zhì)量標準、具體產(chǎn)品類型以及預期應用場景，部分較 小的缺陷可能會被忽略，不進行修補處理。對木材板材的這 種深入細致的高級分析，使得該公司能夠精確地控制修補材 料的使用量?！拔覀兂晒Φ貙⒉牧舷臏p半，同 時最大程度地 避免了浪費?！盓rkkiKauranen說道。全面的報告系統(tǒng)充分證明 了這一點，它是該修補系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。

　　3 運動控制解決方案確保高動態(tài)性能

　　修補工位對自動化技術的性能提出了極高的要求。每個檢測到的缺陷的坐標信息都必須準確無誤地與相應的木材板 材相匹配，并及時傳輸至控制系統(tǒng)。AL8000 直線電機負責 實現(xiàn)工具的高速動態(tài)響應和精準定位。為了維持系統(tǒng)的高吞 吐量，系統(tǒng)會同時啟用多個工具來處理同一塊單板。同時， 系統(tǒng)還集成了碰撞檢測功能，以防止工具損壞。

　　“倍福提供的完整解決方案，涵蓋了開發(fā)環(huán)境、控制邏 輯實現(xiàn)、安全功能、高性能運動控制以及高動態(tài)直線電機等 各個方面，在實際應用中為我們帶來了顯著的優(yōu)勢，尤其是 在系統(tǒng)調(diào)試階段?！盓rkki Kauranen說道。基于PC的控制技 術還成功解決了以往頻繁出現(xiàn)的接口兼容性問題。

　　大約十年前，該公司開始與倍福合作，當時他們采購了 首批用于車床的驅(qū)動器以及一些I/O端子模塊，這些設備主 要用于完成從 SSI 編碼器 獲取信號等關鍵任務。自此之后， 公司逐漸增加了對運動控制器和工業(yè)PC的使用。倍福芬蘭分 公司自動化產(chǎn)品專家Teppo Lepist?自項目伊始便全力支持 基于PC的解決方案的實施工作?！斑@對于新產(chǎn)品的順利引入 以及控制系統(tǒng)的有效部署起到了至關重要的作用，并極大地 加速了整個開發(fā)進程?！盓rkki Kauranen說道。

　　如今，勞特在其修補系統(tǒng)中全面采用了倍福的自動化產(chǎn) 品線，包括電機(包括旋轉(zhuǎn)式和直線式)、驅(qū)動器以及控制 元件等組件。目前，車床上老舊的控制系統(tǒng)正逐步被倍福的 先進控制系統(tǒng)所取代。Panel Repair Station R5已經(jīng)穩(wěn)定運 行了一段時間，它不僅是勞特技術的典范，更為公司未來的 發(fā)展奠定了堅實的基礎。