Case Study - Print Inspection- 应用解决方案案例:印刷监测系统

1 应 用 解 决 方 案 案 例 : 印 刷 监 测 系 统 产 品 名 称 - Harmonica

2 Elmo 公 司 已 经 在 自 动 印 刷 检 测 设 备 中 集 成 了 Harmonica 伺 服 电 机 驱 动 器, 用 来 控 制 系 统 中 的 光 度 头 以 毫 米 为 单 位 扫 描 新 的 印 刷 区 域 主 要 难 点 印 刷 行 业 已 经 在 各 个 印 刷 工 序 中 使 用 了 许 多 自 动 化 机 械 装 置, 印 刷 自 动 化 中 的 主 要 难 点 在 于 质 量 控 制 : 如 何 减 少 发 现 印 刷 缺 陷 的 时 间 和 材 料 的 浪 费 以 前 这 一 工 序 通 常 是 在 印 刷 已 经 结 束 后 由 人 工 完 成 的 AVT 有 限 公 司 是 这 一 技 术 的 先 导 者, 致 力 于 印 刷 过 程 中 随 机 缺 陷 和 印 刷 工 艺 导 致 的 缺 陷 的 检 测 设 备 的 开 发 该 公 司 开 发 的 AVT 系 统 可 以 帮 助 印 刷 工 人 在 印 刷 过 程 中 就 能 实 时 的 检 测 分 析 和 定 位 印 刷 缺 陷, 帮 助 减 少 检 测 时 间 和 节 省 材 料 AVT 系 统 可 以 应 用 在 所 有 类 型 的 卷 筒 式 印 刷 中, 查 找 那 些 人 眼 不 易 发 觉 的 印 刷 缺 陷, 如 颜 色 差 别 图 像 重 合 不 良 条 痕 和 污 点 等 等 系 统 的 识 别 机 制 是 用 一 台 高 精 度 控 制 的 摄 像 头, 上 面 安 装 的 光 度 头 以 毫 米 为 单 位 前 后 运 动 扫 描 印 刷 区 域, 发 现 缺 陷 后 锁 定 该 区 域 并 发 出 警 报 这 样 在 大 批 量 印 刷 前 就 能 进 行 缺 陷 分 析 和 修 改, 避 免 了 材 料 的 浪 费 光 度 头 的 运 动 必 须 有 很 高 的 精 度 又 要 十 分 灵 活, 而 印 刷 速 度 又 很 快 因 此 要 求 伺 服 驱 动 器 反 应 灵 敏, 而 且 体 积 重 量 又 要 足 够 小 : 可 以 装 在 光 度 头 里 又 不 会 影 响 其 运 动

Elmo 的 解 决 方 案 Elmo 公 司 为 此 在 光 度 头 中 安 装 了 Harmonica 数 字 式 伺 服 电 机 驱 动 器 来 控 制 摄 像 头 的 位 置, 使 用 Harmonica 的 位 置 控 制 模 式, 并 采 用 RS-232 通 讯 方 式 驱 动 器 体 积 小 质 量 轻 以 及 其 可 编 程 性 ( 使 用 内 部 脚 本 ) 是 采 用 这 一 解 决 方 案 的 最 主 要 原 因 3 Elmo Harmonica 伺 服 驱 动 器 足 够 紧 凑 和 灵 活, 因 而 能 够 直 接 安 装 与 移 动 的 部 件 上 用 于 检 测 的 光 学 摄 像 头. AVT 的 设 备 中 安 装 了 Harmonica 后 Elmo 公 司 又 建 议 该 设 备 采 用 CANopen 网 络 结 构 以 进 一 步 提 高 灵 活 性, 充 分 发 挥 驱 动 器 的 可 编 程 能 力, 同 时 降 低 整 套 设 备 的 复 杂 程 度, 这 一 建 议 现 已 被 采 纳 AVT 系 统 的 印 刷 监 测 单 元. 高 精 度, 高 灵 活 性 微 型 驱 动 器 Elmo 公 司 的 Harmonica 数 字 式 伺 服 电 机 驱 动 器 成 功 的 解 决 了 AVT 公 司 控 制 摄 像 头 位 置 时 所 需 的 微 型 大 功 率 驱 动 器 的 问 题 Harmonica 解 决 所 有 的 位 置 控 制 要 求 另 外, 由 于 驱 动 器 的 小 巧 结 构 和 网 络 兼 容 性, 还 顺 带 大 大 降 低 了 原 设 备 的 复 杂 程 度

4 Elmo 公 司 Harmonica 数 字 伺 服 驱 动 器 Harmonica 是 一 个 全 数 字 伺 服 驱 动 器, 可 为 直 流 有 刷 无 刷 或 线 性 电 机 传 输 1 千 瓦 持 续 功 率 (2 千 瓦 峰 值 功 率 ) 可 在 电 流, 速 度 或 位 置 模 式 下 操 作, 可 以 使 用 多 种 类 型 的 反 馈 器, 包 括 增 量 编 码 器, 内 插 值 模 拟 信 号 编 码 器 和 解 算 器 这 个 150 克 的 微 型 驱 动 器 可 以 驱 动 一 马 力 的 功 率 它 具 有 正 弦 矢 量, 梯 形 矢 量, 梯 形 六 步 和 直 流 整 流 的 功 能 Harmonica 还 有 一 个 辅 助 反 馈 端 口, 可 以 应 用 于 ECAM, 跟 踪 器, 双 回 路 和 脉 冲 等, 提 供 了 数 字 和 模 拟 端 口 Harmonica 驱 动 器 上 整 合 了 先 进 的 开 关 技 术, 该 技 术 应 用 了 Elmo 公 司 特 有 的 快 速 CANopen ( DS- 301/DS-402) 网 络 协 议, 每 一 个 CANopen 端 口 都 随 着 一 个 RS232 串 行 端 口 安 装 Harmonica 通 过 Elmo 公 司 运 动 控 制 器 上 的 编 程 功 能 (32KB 的 编 程 空 间 ) 实 现 了 全 方 面 的 可 编 程 通 过 使 用 Elmo 公 司 的 Composer 安 装 工 具,Harmonica 实 现 了 电 机 快 速 简 单 的 安 装, 配 置, 调 试, 分 析 以 及 驱 动 编 程 For more information on Elmo: Ace Pillar Co. Ltd. West 10 Avenue,Tianjin Airport Industrial Park TIANJIN, 300308 China Tel: +86-22-23556000 Fax: +86-22-23556368

5 Tuba Cornet 应 用 解 决 方 案 案 例 : 标 签 印 刷 应 用 产 品 名 称 Tuba & Cornet

通 过 使 用 Tuba & Cornet 数 字 伺 服 驱 动 器, Elmo 公 司 在 标 签 印 刷 行 业 中 实 现 了 一 种 基 于 ECAM( 电 子 凸 轮 ) 的 解 决 方 案, 成 功 的 解 决 了 在 传 送 带 上 的 间 距 不 规 则 的 箱 子 上 印 刷 标 签 的 问 题. 6 主 要 难 点 当 使 用 一 个 印 刷 辊 轴 来 进 行 标 签 印 刷 的 设 备 中 需 要 考 虑 待 印 箱 子 的 运 动 速 度 标 签 印 刷 辊 子 的 转 速 以 及 两 个 箱 子 间 的 距 离 因 此 在 辊 子 前 面 传 送 带 边 上 安 装 了 一 个 光 学 测 量 设 备 用 来 捕 捉 传 送 过 来 的 箱 子 并 通 知 辊 子 准 备 印 刷 标 签 为 此,Elmo 提 出 了 一 种 主 - 从 配 置 方 案 :Saxophone 数 字 式 伺 服 电 机 驱 动 器 作 为 主 控 设 备 控 制 传 送 带, 标 签 印 刷 辊 子 为 从 设 备, 由 Mini-Saxophone 驱 动 箱 子 到 达 的 信 息 通 过 高 速 数 字 输 入 端 口 被 捕 捉 并 发 送 给 从 设 备, 辊 子 收 到 信 号 后 转 到 起 始 位 置, 箱 子 过 来 后 开 始 印 刷, 印 刷 完 后 辊 子 便 空 闲 下 来 不 受 控 制, 直 到 下 一 个 信 号 到 来 为 止 辊 子 转 一 圈 可 以 印 刷 两 个 标 签 应 用 中 的 难 点 是 : 实 际 工 作 过 程 中, 传 送 带 上 的 箱 子 通 常 是 间 距 不 等 的 需 要 有 一 种 机 制 来 控 制 辊 子 的 运 动, 另 外 辊 子 的 速 度 需 要 同 传 送 带 的 速 度 同 步, 这

就 要 求 每 次 印 刷 完 后 都 要 调 整 辊 子 的 位 置 达 到 与 传 送 带 的 同 步, 与 此 同 时 传 送 带 又 不 能 失 掉 同 步 7 Elmo 的 解 决 方 案 为 了 同 步 传 送 带 与 辊 子, 在 从 设 备 驱 动 中 装 入 了 一 个 可 编 程 的 ECAM 表 ( 电 子 凸 轮 表 ) 用 来 作 为 辊 子 印 刷 时 的 定 位 参 考 ECAM 表 描 述 了 辊 子 的 非 线 性 运 动 轨 迹 以 确 保 箱 子 到 达 印 刷 区 域 时 辊 子 转 速 与 传 送 带 速 度 的 精 确 匹 配 Cornet 驱 动 器 以 模 数 方 式 计 数, 每 次 计 数 超 过 从 动 轴 的 限 位 时 ( 辊 子 走 完 一 圈 ) 就 进 行 新 的 计 数, 每 一 次 新 的 循 环 开 始 都 保 持 恒 定 的 速 度 命 令 辊 子 的 起 始 位 置 可 以 是 绝 对 的 零 位, 也 可 以 是 模 数 计 数 器 的 零 位, 也 就 是 辊 子 的 半 圈 ( 譬 如 印 刷 另 外 半 边 时 ). 这 取 决 于 是 否 有 一 个 或 者 两 个 箱 子 同 时 过 来. 实 际 的 印 刷 起 始 位 置 因 此 就 取 决 于 捕 捉 到 的 主 动 轴 的 位 置 信 号, 该 位 置 信 号 也 决 定 了 使 用 哪 一 张 Ecam 表 格 这 样, 无 论 传 送 带 和 辊 轴 在 那 个 位 置, 都 能 实 现 同 样 的 位 置 曲 线 记 录 从 轴 的 运 动 轨 迹 图 中 这 一 记 录 显 示 了 先 有 一 个 箱 子 到 达 印 刷 区 域 然 后 有 两 个 箱 子 到 达 印 刷 区 域 时 的 辊 子 轨 迹 辊 子 被 划 分 为 32,000 个 刻 度, 标 签 的 印 刷 区 域 在 10,000-14,000 的 位 置 从 动 辊 子 的 轨 迹 样 例 从 图 中 这 一 记 录 可 以 看 出, 滚 子 从 位 置 1 加 速 运 动 至 位 置 2 位 置 3 表 明 第 一 个 箱 子 印 刷 完 毕 了, 滚 子 运 动 到 位 置 4 等 待 下 个 箱 子 ( 位 置 -16000 刻 度 之 后 )

8 下 个 箱 子 到 达 位 置 5, 辊 子 再 次 加 速 在 印 刷 刚 完 成 时, 第 三 个 箱 子 到 达 的 信 号 在 位 置 6 捕 捉 到, 则 下 一 个 印 刷 过 程 就 马 上 开 始 进 行 了 需 要 注 意 的 是 每 一 次 循 环 都 经 过 14,000 个 刻 度, 定 位 需 要 2000 个 刻 度 每 一 次 循 环 都 是 一 样 的 轨 迹, 而 不 需 要 考 虑 传 送 带 的 位 置 和 滚 子 的 起 始 位 在 任 何 速 度 下 都 能 做 到 一 致 可 靠 由 于 采 用 了 基 于 ECAM 的 主 - 从 式 配 置, 现 在 不 管 传 送 带 以 什 么 速 度 运 行 不 管 箱 子 间 距 差 别 有 多 大, 箱 子 标 签 的 印 刷 工 作 都 可 以 轻 松 完 成 Tuba & Cornet 数 字 伺 服 驱 动 器 Tuba & Cornet 是 具 有 正 弦 矢 量 控 制 功 能 的 高 性 能 数 字 伺 服 驱 动 器 该 驱 动 器 有 很 高 灵 敏 度, 有 多 种 操 作 模 式 : 包 括 电 流, 速 度, 位 置 和 高 级 位 置 控 制 (PVT PT ECAM 双 回 路 ), 驱 动 器 通 过 CANopen 方 式 实 现 高 效 率 的 网 络 通 讯 所 有 的 驱 动 器 都 结 构 设 计 紧 凑, 直 接 与 主 电 源 相 连 ( 可 达 480VAC) Tuba 可 驱 动 10KW 的 功 率,Cornet 可 驱 动 5KW 功 率 通 过 Elmo 公 司 的 Composer 软 件 可 手 动 或 自 动 的 完 成 驱 动 器 的 安 装, 配 置 和 调 节 For more information on Elmo: Ace Pillar Co. Ltd. West 10 Avenue,Tianjin Airport Industrial Park TIANJIN, 300308 China Tel: +86-22-23556000 Fax: +86-22-23556368

9 应 用 解 决 方 案 案 例 : 贴 标 机 / 罐 装 机 设 备 上 的 应 用 产 品 名 称 - Harmonica

机 器 介 绍 : 在 贴 标 机 和 封 罐 机 上, 环 形 传 送 台 是 最 常 使 用 的 设 备 环 形 传 送 台 跟 随 支 撑 瓶 子 的 底 盘 或 者 封 罐 卡 盘 做 旋 转 运 动, 封 罐 卡 盘 用 来 调 节 固 紧 力 矩, 该 力 矩 的 大 小 由 磁 力 离 合 器 控 制 的. 然 而, 机 械 凸 轮 系 统 本 身 具 有 一 下 的 缺 点 : 1. 降 低 了 效 率. 这 是 因 为 机 械 联 结 的 安 装 需 要 的 步 骤 多, 复 杂 程 度 高, 并 且 完 成 后 还 需 要 一 直 进 行 维 护 2. 操 作 过 程 的 噪 声 大 3. 适 应 性 差, 无 法 适 应 不 同 的 模 板 4. 无 论 是 在 安 装 设 计 阶 段 还 是 机 器 最 终 完 成 后, 机 器 性 能 的 可 量 测 性 很 差, 无 法 预 测 机 器 的 性 能 10 随 着 技 术 的 更 新, 目 前 我 们 已 有 可 能 将 机 械 凸 轮 机 构 升 级 成 为 电 子 凸 轮 机 构 这 样, 每 一 个 托 盘 或 者 卡 盘 都 将 用 机 器 上 的 单 个 电 机 来 进 行 驱 动 电 机 通 过 皮 带 轮, 滑 轮 或 者 齿 轮 连 接 到 相 关 的 器 械 上 以 获 得 相 关 的 减 速 比, 每 个 电 机 轴 都 通 过 通 讯 方 式 连 接 到 一 个 独 立 的 电 气 控 制 系 统 来 控 制 所 有 的 电 机 轴 由 于 采 用 了 通 讯 方 式, 需 要 使 用 一 种 快 速 的 通 讯 总 线 由 于 是 由 电 子 凸 轮 机 构 来 控 制 系 统 版 式, 能 够 有 效 的 增 强 系 统 的 适 应 性 和 灵 活 度, 系 统 可 灵 活 使 用 于 不 同 的 模 板 和 版 式, 也 允 许 对 系 统 的 操 作 流 程 和 周 期 进 行 修 改, 既 可 在 系 统 的 设 计 阶 段 修 改 也 可 以 在 机 器 成 型 后 修 改 当 然, 这 样 的 系 统 存 在 有 上 面 列 举 的 一 些 缺 点 : 因 为 使 用 了 机 械 连 接 方 式 降 低 了 系 统 的 效 率, 以 及 操 作 过 程 的 噪 声 挑 战 : 一 般 来 说 环 形 传 送 台 通 过 机 械 凸 轮 的 方 式 跟 随 支 撑 瓶 子 的 底 盘 或 者 封 罐 的 卡 盘 做 旋 转 运 动 封 罐 卡 盘 用 来 调 节 固 紧 力 矩, 该 力 矩 的 大 小 由 磁 力 离 合 器 控 制 的. 使 用 机 械 凸 轮 的 机 构 主 要 的 缺 点 包 括 因 为 使 用 了 机 械 连 接 而 降 低 了 效 率, 机 械 连 接 方 式 要 耗 费 大 量 复 杂 的 安 装 操 作 以 及 日 常 维 护, 操 作 过 程 的 噪 声, 可 适 应 性 差 无 法 灵 活 应 对 多 种 模 板, 系 统 效 率 和 性 能 无 法 预 测 将 机 械 凸 轮 机 构 换 成 电 子 凸 轮 机 构, 并 且 机 械 和 电 气 部 分 的 设 计 越 简 单 越 好, 提 高 生 产 效 率 最 顶 尖 的 性 能 降 低 复 杂 度 双 倍 提 高 生 产 效 率 能 够 在 恶 劣 环 境 下 工 作

11 解 决 方 案 : 1. 高 级 ECAM( 电 子 凸 轮 ) 编 程 : 每 一 个 驱 动 器 都 独 立 执 行 自 身 的 电 子 凸 轮 表 跟 随 轴 零 点 独 立, 机 动 性 跟 随 轴 的 零 点 通 过 主 控 制 器 上 的 成 像 设 备 确 定 所 有 的 跟 随 轴 都 都 是 环 形 传 送 台 的 从 轴, 所 有 的 轴 开 始 都 从 主 轴 的 不 同 位 置 开 始 跟 随 2. 主 轴 编 码 器 通 过 CanOpen 网 络 传 送 : 主 编 码 器 固 定 安 置 在 机 器 上, 通 过 CANopen 网 络 通 讯 提 供 环 形 传 送 台 的 位 置 信 息, 该 应 用 中 不 需 要 使 用 一 般 的 编 码 器 线 缆 就 能 提 供 环 形 传 送 台 的 位 置 信 息 3. 分 布 式 处 理 中 心 : 由 于 在 驱 动 器 上 执 行 ECAM 电 子 凸 轮 程 序 使 得 通 讯 过 程 的 数 据 更 新 频 率 从 4 ms/ 点 上 升 到 2 ms/ 点, 这 使 得 通 讯 的 速 率 从 15 MHz 降 到 500 KHz. 这 样 使 网 络 通 讯 的 速 率 有 了 提 高 的 空 间, 使 机 器 的 速 度 有 了 加 快 的 可 能 该 机 器 装 配 了 两 个 贴 标 系 统, 当 第 一 个 瓶 子 通 过 时, 通 过 主 控 制 器 识 别 瓶 子 上 标 签 的 图 案 通 过 主 控 制 器 来 选 择 驱 动 器 上 已 定 义 好 的 不 同 ECAM 表 格, 以 此 来 确 定 是 执 行 第 一 种 还 是 第 二 种 标 签 图 案 4. 结 构 最 紧 凑 的 方 案 : 将 令 人 惊 奇 的 小 型 驱 动 器 直 接 整 合 进 了 驱 动 部 件 ( 电 机 ) 之 中 5. 在 已 成 型 的 机 械 上 实 现 本 系 统, 体 现 了 高 度 的 机 动 性 : 工 作 在 电 子 凸 轮 ECAM 模 式 下, 用 户 通 过 调 整 参 数 就 可 改 变 瓶 子 的 运 动 曲 线, 不 需 要 做 任 何 机 械 上 的 改 动 例 如, 根 据 不 同 的 瓶 子 直 径 改 变 瓶 子 的 通 过 速 度 6. 可 适 应 多 种 反 馈 类 型 : 与 旋 转 变 压 器 工 作 的 可 能 在 一 个 紧 凑 型 驱 动 器 上 使 得 电 机 驱 动 部 分 可 直 接 放 在 瓶 子 的 驱 动 轴 上 而 不 需 要 皮 带 传 动. 这 中 情 况 下 驱 动 轴 会 受 到 冲 击, 每 一 次 瓶 子 被 加 压 使 其 他 公 司 的 驱 动 器 无 法 在 使 用 旋 转 变 压 器 反 馈 和 小 型 驱 动 器 的 情 况 下 满 足 这 样 的 条 件

12 选 用 的 产 品 : 描 述 : 57 个 Harmonicas 驱 动 器 工 作 在 ECAM 电 子 凸 轮 模 式 下, 适 用 于 贴 标 机 / 封 罐 机 上 CARROUSEL APPLICATION OUTLINE For more information on Elmo: Ace Pillar Co. Ltd. West 10 Avenue,Tianjin Airport Industrial Park TIANJIN, 300308 China Tel: +86-22-23556000 Fax: +86-22-23556368