在新一代顯示技術的研發競賽中，創造和驗證新材料是企業麵臨的最大挑戰之一。來自加拿大的 OTI Lumionics 公司正運用倍福的自動化技術全力加速這一原本耗時冗長的研發進程。通過提高試產效率，該公司現在能夠更快地完成其高端 OLED 材料的驗證過程。
“我們采用在試生產階段綜合運用量子模擬、機器學習以及實際測試等手段來完成材料設計的方式，以開發出具有革命性意義的材料。”總部位於安大略省密西沙加的 OTI Lumionics 公司 CEO 兼總裁 Michael Helander 表示。這些材料將在消費電子領域掀起一場突破性創新的浪潮，應用範圍涵蓋打造屏下攝像頭的智能手機，以及前沿的車載顯示技術。“我們與蘋果、三星、LG 等合作夥伴緊密合作，正為消費電子和車載應用領域的新一代 OLED 顯示屏研發關鍵材料。”Helander 補充道。
01
測試過程接受嚴格審查
為取得這樣的成功，OTI 公司開發了 EPOC-auto 這一創新的材料測試平台，用於試生產。“在開發 EPOC-auto 之前，我們一直困擾於不同操作人員得出的測試結果存在差異。”
要重複製作出相同的 OLED 結(jie)構(gou)十(shi)分(fen)困(kun)難(nan)，因(yin)此(ci)也(ye)就(jiu)難(nan)以(yi)對(dui)一(yi)些(xie)關(guan)鍵(jian)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)精(jing)細(xi)調(tiao)整(zheng)。由(you)於(yu)設(she)備(bei)結(jie)構(gou)必(bi)須(xu)在(zai)白(bai)天(tian)一(yi)次(ci)性(xing)完(wan)成(cheng)構(gou)建(jian)，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)大(da)多(duo)時(shi)候(hou)都(dou)處(chu)於(yu)閑(xian)置(zhi)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)不(bu)僅(jin)造(zao)成(cheng)工(gong)具(ju)運(yun)營(ying)成(cheng)本(ben)極(ji)高(gao)，OLED 樣品的良率卻很低。”
—— TI Lumionics 工程副總裁
Terry Xu
實現該流程的自動化需要攻克一係列複雜技術難關。係統需自動處理 20 種層型結構完全不同的基板，同時確保基板與掩模板對準時的移動精度達到 0.1 haomi。ranerzhezhongcailiaochenjikongzhijingdujibianzaidancicaozuozhongyenanyishixian，gengbuyongshuoyaozailianxuceshizhouqizhongshizhongbaochi。ciwai，xitonghaixutongbukongzhiduogecailiaoyuan，meigecailiaoyuandouxupeibeidulidejingmikongzhiqi，yishixiannamijidechenjisulvdejingzhuntiaokong。weiquebaojieguodeyizhixing，shubaigechuanganqiheyundongbujianbixuwanmeixietonggongzuo。
此外，係統還需應對不斷變化的實驗需求，這進一步增加了其複雜性。“由於我們的業務具有實驗性質，目標可能每天都在變化。”高級機電工程師 Terry Yang 解釋道，“這意味著我們需要一個能夠快速調整和升級的係統。”
02
工業自動化在科學環境中的應用
為應對這些挑戰，OTI 決定標準化部署倍福通用的基於 PC 的控製平台。該解決方案的核心是 CX2033 嵌入式控製器，它負責管理整個自動測試流程，同時為納米級材料沉積提供高精度、確定性的控製。實時 EtherCAT 工業以太網係統可實現傳感器、執行器和科學儀器的無縫集成，為該方案提供了有力補充。
EtherCAT duanzimokuaizhongleifanduo，nenggouyudisanfangshebeitongxin，youzhuyumihekexueyiqiyuzidonghuazhijiandechaju。jianyubandaotiyanfadeteshuxuqiu，zhexiejiekousuotigongdejichenglinghuoxingxiandezhiguanzhongyao。
03
EtherCAT 助力集成科學儀器
OTI 采用 EL6021 串口端子模塊，通過高達 115.2 kbaud 的 RS422/RS485 通信，實現了與石英晶體微天平、真空控製器等專業設備的高速數據交換。EL3024 通道模擬量輸入端子模塊具備 12 位分辨率及電氣隔離功能，既能精準同步地監測多個沉積參數，又能為靈敏度較高的測量設備提供可靠保護。EL3318 8 通道熱電偶輸入端子模塊內置線性化與冷端補償功能，支持對多個溫區進行精確的溫度監控。
這種組合構建了一個性能穩健的測量與控製基礎設施，能夠滿足 OLED 材料開發所需的納米級精度要求。端子模塊的緊湊設計以及在整個係統中直接部署 EtherCAT 架構，不僅簡化了控製櫃的設計，還能隨著測試需求的演變，靈活地為新增測量點添加接口。
緊湊型伺服電機采用單電纜技術，使布線更加整潔。同時，串口通信庫支持輕鬆集成第三方組件。
—— 高級機電工程師
Terry Yang
在項目實施過程中，OTI 與倍福加拿大係統應用工程師兼驅動技術產品專家、專業工程師 Rui Zhang 緊密合作，尤其是在 AM8122 伺服電機的集成和軟件配置方麵得到了他的鼎立相助。該運動控製係統還集成了五台 AX5201 伺服驅動器，它們與電機共同構成機械係統與控製係統之間的關鍵接口。憑借快至 62.5 微秒的電流控製周期，它們能夠為高動態定位任務提供所需的性能。
OTI 充分利用了 AX5000 係xi列lie靈ling活huo的de反fan饋kui接jie口kou優you勢shi，該gai接jie口kou支zhi持chi連lian接jie包bao括kuo旋xuan轉zhuan變bian壓ya器qi與yu高gao分fen辨bian率lv編bian碼ma器qi在zai內nei的de多duo種zhong反fan饋kui係xi統tong。這zhe種zhong靈ling活huo性xing，加jia上shang驅qu動dong器qi可ke調tiao節jie的de電dian流liu及ji速su度du濾lv波bo器qi參can數shu設she置zhi能neng力li，使shi得de工gong程cheng團tuan隊dui能neng夠gou針zhen對dui納na米mi級ji精jing度du要yao求qiu對dui運yun動dong控kong製zhi進jin行xing精jing細xi調tiao教jiao。
“OTI 深厚的技術底蘊以及在麵向對象編程方麵的豐富經驗，讓整個集成過程異常順利。”Rui Zhang 表示。係統采用了 TwinCAT 自動化軟件，該軟件在一個軟件包裏集成了帶 PLC、NC 和 CNC 功能的實時控製係統。這款軟件的開發環境支持對所有連接的自動化設備進行配置、編程、調試和診斷。“我們隻使用結構化文本，因為它與麵向對象編程非常相似。”Terry Yang 指出，“這種簡潔的編程風格讓我們的軟件易於閱讀和調試。”
安大略省密西沙加基工廠內的 OTI Lumionics 團隊與倍福成員：（左起）Rui Zhang（倍福）、Terry Xu、Michael Helander、Terry Yang（均來自 OTI）以及 Gleeson Kathir（倍福）
化繁為簡
“EPOC-auto 可全天候不間斷運行，且幾乎無需操作人員幹預。”Terry Xu 介紹道。他解釋稱，該係統的吞吐量是半自動化或人工係統的三倍有餘。“截至目前，它已實現連續穩定運行，未出現任何故障。此外，其測試重複性較我們之前的係統提升了一倍。”增強的數據采集與分析能力在優化測試流程方麵展現出了尤為突出的價值。
“這一自動化測試平台從根本上改變了我們的創新模式。”Xu 表示，“dangninjinengjiangceshituntuliangtigaozhiyuanlaidesanbei，younengtishengceshijingdushi，ninjiejuedejiubuzhishidangxiadenanti，ninhaizaijiasutuidongxianshijishudeweilaifazhan。”
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、I/O 和現場總線組件、驅動技術、自動化軟件、wukongzhiguijiejuefanganyijigongyetuxiangjiejuefanganjikezuoweidulidezujianshiyong，yekejiangtamenjichengdaoyigewanzhengdekongzhixitongzhong，shiyongyugegexingyelingyu。jingguo40多年的發展和努力，倍福已在世界各地設立40家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及75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350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半導體、光伏太陽能、風力發電、鋰電池製造、電子製造、汽車製造、機器人、數控機床、包裝機械、煙草機械、塑料加工、物流輸送、流程工業以及智能建築等眾多領域。
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。
更多新聞請瀏覽：https://www.beckhoff.com.cn/zh-cn/company/press