Genesis Systems Group 是美國(guó)一家機(jī)器人焊接和自動(dòng)化解決方案開(kāi)發(fā)商，總部位于美國(guó)愛(ài)荷華州達(dá)文波特市，他們開(kāi)發(fā)的無(wú)損檢測(cè)（NDI）機(jī)器人系統(tǒng)適用于檢測(cè)大小型飛機(jī)、衛(wèi)星甚至全尺寸火箭使用的大型零部件。基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)不僅能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)高精度及高吞吐量的全自動(dòng)安全關(guān)鍵零部件檢測(cè)保駕護(hù)航，而且還可以節(jié)省大量布線和安裝成本。
很少有行業(yè)會(huì)像航空航天工業(yè)那樣對(duì)材料測(cè)試和質(zhì)保有如此高的要求。使用經(jīng)過(guò)全面檢驗(yàn)的材料和零部件來(lái)確保乘客、機(jī)組人員及貨物的安全絕非易事。Genesis Systems Group 是一家機(jī)器人系統(tǒng)集成商，主要為航空航天運(yùn)輸及工業(yè)加工市場(chǎng)提供支持。公司專注于無(wú)損檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)，滿足飛機(jī)、衛(wèi)星和火箭等使用的大型零部件的特殊檢測(cè)要求。即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，用人工檢測(cè)這些零部件也一直是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗麄儽仨氃诖笮土悴考車邉?dòng)，同時(shí)確保所有材料檢測(cè)過(guò)程都符合最高的精度要求。Genesis的檢測(cè)系統(tǒng)采用倍福基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化，現(xiàn)在能夠以更快的速度及所需的精度執(zhí)行這些任務(wù)。
機(jī)器人系統(tǒng)專為終極試驗(yàn)而設(shè)計(jì)
Genesis Systems 的無(wú)損檢測(cè)解決方案中的 Nspect™ 系列旨在檢驗(yàn)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(guī)范。為此，Genesis 將機(jī)器人與超聲波加工設(shè)備集成在一起，通過(guò)發(fā)射探頭和接收探頭利用超聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)。常見(jiàn)的超聲波無(wú)損檢測(cè)類型包括脈沖回波式超聲成像、超聲相控陣成像和錯(cuò)位散斑干涉檢測(cè)，同時(shí)它也支持其它檢測(cè)技術(shù)。可以檢測(cè)的材料范圍很廣，但最常見(jiàn)的是鋼、鋁和復(fù)合材料。
這些系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分是一個(gè)六軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人及與之成對(duì)出現(xiàn)的被稱為 Genesis Blitz Module™ 的虛擬編碼器。通過(guò) C ++ 編程，Blitz Module™ 可以捕獲所有機(jī)器人位置，并在約 200 微秒的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)六自由度虛擬編碼器。這適用于以 1 毫米或更小的增量測(cè)量得到的柵格尺寸。位置反饋確保可以無(wú)縫檢測(cè)表面面積較大的零部件。Genesis Systems Group 自動(dòng)化系統(tǒng)工程師 Ryan Steckel 解釋道：“在檢測(cè)領(lǐng)域，這被稱為脈沖接通位置（PoP）。Blitz Module™ 從正在被測(cè)試的材料中獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與儀器或傳感器位置關(guān)聯(lián)起來(lái)。發(fā)送脈沖的速度越快，機(jī)器人運(yùn)行的速度就越快，無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率就越高。”發(fā)送這些脈沖的官方認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是 10 毫秒，而 Genesis 開(kāi)發(fā)的 Blitz Module™ 可以在 1 毫秒時(shí)間內(nèi)發(fā)送脈沖。在這種情況下，EtherCAT 還可以實(shí)現(xiàn)極為精確的測(cè)量和高精度的系統(tǒng)同步，這對(duì)于測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
基于 PC 的控制技術(shù)簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成
Moon 說(shuō)道：“我們使用 RoboPogo 等解決方案實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用都非常復(fù)雜，因此我們需要使用自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)。基于 PC 的控制系統(tǒng)就是個(gè)理想選擇，因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)一站式提供的同一個(gè)集成式平臺(tái)完成所有任務(wù)。”Genesis Systems 將所有功能集成到一臺(tái)倍福的 CX2030 嵌入式控制器中。這臺(tái)功能強(qiáng)大的設(shè)備可以運(yùn)行 PLC、安全 PLC、運(yùn)動(dòng)控制、HMI 軟件、Windows 操作系統(tǒng)以及 Genesis 使用的任何檢測(cè)軟件。Steckel 解釋道：“我們?cè)谟?20 個(gè)機(jī)器人構(gòu)成的系統(tǒng)上使用通過(guò) EtherCAT 聯(lián)網(wǎng)的 CX2030 嵌入式控制器進(jìn)行控制，所有這些任務(wù)只使用了約 25% 的 CPU 容量，采集所有無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)并在 1 毫秒時(shí)間內(nèi)保持與 20 個(gè)不同 KUKA 機(jī)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(jià)值。”
使用 TwinCAT 3 軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)編程和運(yùn)行時(shí)進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)部署。Whitney Moon 說(shuō)道：“開(kāi)發(fā)環(huán)境包括結(jié)構(gòu)化文本和面向?qū)ο蟮木幊蹋∣OP），這讓我們可以根據(jù)需要輕松調(diào)整 RoboPogo 解決方案 — 因?yàn)橛行┫到y(tǒng)可能只有 4 個(gè)機(jī)器人，而有些系統(tǒng)可能有 20 多個(gè)機(jī)器人。”OOP 讓 Genesis 能夠在新系統(tǒng)中輕松實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的代碼庫(kù)，Steckel 補(bǔ)充說(shuō)道：“開(kāi)始運(yùn)行一個(gè)新系統(tǒng)時(shí)，如果只需要設(shè)置基本參數(shù)，而不是重寫(xiě)每行代碼，那肯定要容易得多。”
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