當 Innerspec Technologies 受一家大型航空航天終端用戶的委托，著手開發一套無損檢測（NDT）係統時，該公司決定選用倍福靈活的基於 PC 的自動化控製解決方案。該機器人解決方案憑借其先進的開放式控製架構、出色的運動控製性能以及高效的通信能力，能夠輕鬆應對各種複雜幾何形狀部件的檢測需求，大幅提升了係統整體吞吐量。
weihangkonghangtianlingyudekehushejiwusunjiancexitongwuyishiyixiangjijutiaozhanxingderenwu。jibiandaijiancedebujianbushejijimi，dansuizheqiyeduishejidebuduanyouhua，tamenyekenengkuaisubianhua。“檢測類型的選擇取決於部件的幾何形狀、材料成分以及需要檢測的缺陷類型。”Innerspec 係統工程總監 Cory Grant 表示。“我wo們men或huo許xu僅jin能neng接jie收shou到dao有you限xian數shu量liang的de樣yang品pin以yi供gong驗yan收shou測ce試shi之zhi用yong，但dan我wo們men必bi須xu為wei各ge種zhong前qian所suo未wei見jian的de部bu件jian設she計ji設she備bei。因yin此ci，可ke以yi說shuo，我wo們men是shi在zai圍wei繞rao未wei知zhi參can數shu進jin行xing工gong作zuo，力li求qiu讓rang設she備bei具ju備bei盡jin可ke能neng多duo的de通tong用yong性xing。”
Innerspec 公司自 1989 年成立以來，始終保持著無損檢測係統領域先驅者的角色。該公司總部位於弗吉尼亞州的福裏斯特，其工程師團隊專注於為航空航天、交通運輸、能源等多個領域的領軍企業設計並打造定製化的無損檢測係統。他們還開發了電磁超聲（EMAT）等deng先xian進jin的de檢jian測ce技ji術shu，該gai技ji術shu在zai應ying用yong時shi無wu需xu依yi賴lai液ye體ti超chao聲sheng耦ou合he劑ji。為wei了le滿man足zu不bu同tong客ke戶hu的de多duo樣yang化hua需xu求qiu，該gai公gong司si提ti供gong了le多duo種zhong檢jian測ce類lei型xing，包bao括kuo超chao聲sheng波bo檢jian測ce（UT）、渦流檢測和相控陣超聲檢測（PAUT）。
借助 EtherCAT 的熱連接功能，雙機器人係統能夠迅速更換機械臂末端工具，實現檢測類型的快速切換，從而大幅提升係統的靈活性。
Innerspec 憑借倍福提供的開放且可擴展技術的高度靈活性，成功滿足了各類部件及檢測方法的實際需求。“倍福的自動化技術理念與我們不謀而合。”Cory Grant 說道，“他們提供開放靈活的工具以及詳盡全麵的文檔資料，使用戶能夠根據具體的應用需求定製和優化產品。”
對關鍵部件進行全麵測試
Innerspec 研發的 Robotic Twin 係統總計集成了 18 個協同運動的軸，包括兩個安裝在軌道上的機器人、一個用於渦流檢測的轉盤、一個線性旋轉執行器，以及一個容量達 5000 加侖（約 19000 升）的超聲檢測水箱，該水箱內部還配備了一個轉盤，能夠處理重量高達 3000 磅（1360 千克）的部件。
Innerspec Technologies 設計了一套雙機器人無損檢測係統，旨在滿足其航空航天領域重要客戶的複雜檢測需求。
在這個係統中，自動化組件能夠確保測試數據在工業服務器及兩台第三方 PC 之間實現無縫共享。其中，一台 PC 負責采集和安全存儲數據，而另一台 PC 則供具備專業技能的人員進行手動分析。
Cory Grant 在無損檢測係統建造領域的初次嚐試，是與一家係統集成商攜手合作完成的。在那裏，他親眼見證了倍福的 EtherCAT 技術和基於 PC 的控製技術如何為測試測量應用領域打造一個既強大又靈活的平台。自 2021 年加入 Innerspec 以來，他便與公司內部的工程團隊合作，開始轉向采用倍福技術。
早在 2015 年，我就開始尋找那些融入了軟件開發原則、版本控製、結構化文本以及麵向對象編程思想的更為靈活的控製係統。在這些方麵，與倍福的合作一直為我們帶來了巨大的優勢。
—— Grant
自動化軟件加速開發進程
據 Innerspec 專家介紹，倍福的 TwinCAT 軟件是提升無損檢測係統性能和靈活性的關鍵所在。該軟件不僅簡化了 PLC 和 PTP 運動控製的實現，還為自動化的各個層麵提供了端到端的開發和 Runtime 環境。“得益於 TwinCAT 與 Microsoft Visual Studio® 的集成，工程師們能夠使用最適合其應用需求的編程語言進行開發。”倍福銷售經理 Rodney Reid 說道，“這些語言包括麵向對象的 IEC 61131-3 標準語言、自定義和預定義的功能塊，以及 C#、C++ 和 Python 等計算機科學語言。”Cory Grant 充分利用了這一優勢，促進了控製工程師與軟件工程師之間的協同合作。他們共同在 TwinCAT HMI 中搭建了設備的操作界麵，該界麵支持 HTML5 和 JavaScript 等網頁設計標準，能夠打造出具有現代感的用戶體驗（UX）。
TwinCAT XML Server 也為 Innerspec 的係統增添了優勢。此功能包含一個 PLC 庫，使得用戶可以方便地讀寫訪問作為變量存儲在 PLC 中的 XML 數據。“通過這種方式，我能夠將所有配置設置添加到 XML 文件中。因此，無論客戶是在進行新部件的設置還是維護工作，TwinCAT XML Server 都能顯著提升係統的可擴展性、透明度以及可控性。”Cory Grant 解釋道。
位於弗吉尼亞州福裏斯特的機器人無損檢測中心項目團隊（從左至右）：製造經理 Jim Fenton、項目工程師 Joseph Ziedas 和係統工程總監 Cory Grant（均來自 Innerspec 公司），以及來自倍福的銷售工程師 Rodney Reid 和應用工程師 Jack Plyler。
航空航天測試中心的核心控製係統
倍福 CX5130 嵌入式控製器用作整個係統的設備控製器。CX5130 通過直接連接的 EtherCAT 端子模塊從機械臂末端工具的各類傳感器中采集數據，並使用 TwinCAT IoT 中的 OPC UA 和 MQTT 功能將這些數據發送至係統的服務器和分析 PC 中。這款多核設備控製器憑借其極快的周期時間，能夠支持由 AM8000 伺服電機和 AX5206 伺服驅動器驅動的四個伺服軸以及 16 個第三方電機和兩個機器人控製器實現高精度的運動控製。
最終構建了一個能夠在水下檢測直徑達 100 英寸（250 厘米）、重量達 2500 磅（超過一噸）的部件的高性能係統。“在轉盤升降過程中，TwinCAT 的軟件齒輪庫能夠完美地實現電機的同步控製。”Cory Grant 說道，“當dang轉zhuan盤pan接jie近jin水shui箱xiang底di部bu時shi，伺si服fu係xi統tong會hui自zi動dong從cong位wei置zhi控kong製zhi模mo式shi切qie換huan至zhi扭niu矩ju控kong製zhi模mo式shi。我wo們men通tong過guo調tiao整zheng電dian機ji至zhi預yu設she扭niu矩ju，將jiang框kuang架jia推tui送song至zhi水shui箱xiang底di部bu，使shi其qi與yu楔xie形xing硬ying質zhi擋dang塊kuai緊jin密mi接jie觸chu，進jin而er將jiang其qi固gu定ding到dao位wei。這zhe樣yang，巨ju大da的de部bu件jian即ji便bian以yi每mei分fen鍾zhong 30 轉的速度高速旋轉，依然能夠保持穩定狀態。”
倍福的 CX5130 嵌入式控製器用作機器人測試中心的核心設備控製器。
兩個雙通道 AX5206 伺服驅動器負責為全部四台倍福電機提供動力。它們還通過 TwinSAFE。直接在驅動器組件中集成了安全功能。通過采用 Safety over EtherCAT（FSoE）通信協議，係統能夠支持一係列安全相關的驅動功能，包括 STO、SS1 和 SS2。
EtherCAT 的實時通信功能使得各個運動軸之間能夠實現高精度的同步控製。此外，通過單電纜技術 (OCT）將供電和通信功能集於一體，有助於減少這個約 120 英尺（或約 36 米）長的係統所需的布線時間和成本。
由於係統原生支持 EtherCAT，因此完全消除了與機器人之間的通信障礙，從而使我們能夠更輕鬆地即時更換機械臂末端工具。在這裏，EtherCAT 的熱連接功能助力我們靈活適應各類檢測需求。
—— Innerspec 公司項目工程師
Joseph Ziedas
無縫集成帶來性能顯著提升
Innerspec 成cheng功gong滿man足zu了le其qi航hang空kong航hang天tian領ling域yu重zhong要yao客ke戶hu所suo有you極ji為wei嚴yan格ge的de技ji術shu要yao求qiu。雙shuang機ji器qi人ren無wu損sun檢jian測ce係xi統tong具ju備bei極ji高gao的de靈ling活huo性xing，能neng夠gou輕qing鬆song應ying對dui未wei來lai可ke能neng出chu現xian的de各ge種zhong新xin部bu件jian或huo新xin工gong藝yi挑tiao戰zhan。轉zhuan向xiang采cai用yong倍bei福fu技ji術shu確que保bao了le係xi統tong性xing能neng的de顯xian著zhu提ti升sheng。例li如ru，Cory Grant 能夠編寫自定義的 C++ 代碼，並利用 TwinCAT 功能進行部署，而無需依賴機器人控製器的基礎功能來觸發工具：“借助庫卡的 Fast Send Driver，每次更新的時間可以縮短至 1 毫秒，但使用我們在 TwinCAT 的 C++ 模塊中實現的軟件算法，僅需約 100 微秒即可完成更新。因此，我們基本上能夠以比以往快 10 倍的速度觸發儀器，從而極大提升了檢測速度和準確性。”
倍福基於 PC 的控製技術還通過 TwinCAT HMI（內置 EtherCAT 診斷視圖）和 TwinCAT XML Server 進一步增強了操作人員的交互體驗，Cory Grant 解釋道：“我在構建係統時設定了兩個主要目標：一是讓設備操作人員滿意，二是讓維護人員滿意。對於雙機器人係統，我們深知操作人員偏愛機器的外觀設計、操作手感、用戶界麵，以及其卓越的穩定性和靈活性。”
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 年nian，總zong部bu位wei於yu德de國guo威wei爾er市shi。作zuo為wei全quan球qiu自zi動dong化hua技ji術shu的de驅qu動dong者zhe，倍bei福fu定ding義yi了le自zi動dong化hua領ling域yu的de許xu多duo標biao準zhun，是shi國guo際ji標biao準zhun的de製zhi定ding者zhe和he推tui動dong者zhe。公gong司si所suo生sheng產chan的de工gong業ye PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。
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