运动控制进展如何提高机器生产力

消费者应用正在帮助推动工业生产力的发展

机器生产率是经济增长的核心。这不仅适用于依赖设备的工业制造企业，也适用于越来越多的非制造企业。

例如，在线购物正在驾驶更侧重于具有所选产品的可用产品，这意味着如果亚马逊，易趣和其他在线零售商如亚马逊，eBay和其他在线零售商将保持其送货承诺，则意味着大批量自动包处理。添加剂制造（3D打印）正在为越来越多的行业进行重写组件设计，同时在家庭和学校制作更多的外观。据报道，合作机器人的市场与人工同步的机器人与人工的机器人合作 - 据报道，已早在2020年达到全球销售额为30亿美元。

消费者和企业对这些和其他相关发展的影响反应不一。普华永道咨询公司(PwC)对消费者和首席执行官进行了调查，并在最近于瑞士达沃斯举行的2017年世界经济论坛上报告了结果。在接受调查的5000多名消费者中，79%的人认为，机器人、自动化和更高效的生产工具等技术将在未来五年内导致失业。但事实是，超过一半(52%)的受访ceo计划在未来5年内招聘更多员工。

两者都是正确的。我们父辈和祖父辈的制造业工厂已经一去不复返了，那里的工作也不再是“三d”(肮脏、危险和枯燥)。这很大程度上是为了让制造业工作岗位回流，但环境仍在不断演变和增长。在今天的生产中，灵感、敬业和精通数字技术的工人的技术技能短缺是真实存在的，而生产技术和效率的进步只会继续强调在制造业正在成为的美丽新世界中对这些工人的需求。

定义上下文
商店造船机将增加他们的智能水平，以满足更多的预测规划和更灵活的生产需求，说多次机器和组件供应商。术语“智能机器”暗示一台机器更好连接，更灵活，更高效和安全。它可以快速响应新的需求。基于智能连接组件的集合，它通过与其用户直观的合作来最大限度地提高效率。智能机器还能够参与预测性维护实践，同时最大限度地减少自身的环境足迹和总体拥有成本。

在技术方面，创新和较低的成本正在使新一代设备便于工业操作。以下是一些亮点:

• 以太网连接 - 实现机器和网络的集成以及改进的数据访问;提供基于服务的模型和安全管理的基础
• 无线(例如，RFID) -允许快速、自动的数据输入
• 移动技术——允许更安全、更远程的设备操作
• 增加CPU电源 - 以较低的成本启用了更多吞吐量
• 内存成本降低——允许高级数据管理和更好的决策支持
• 数字化——允许低成本开发机器自动化模拟程序

新技术的应用提高了机器操作员和系统用户的期望，也改变了新老员工的培训方法。随着互联网在许多人生活中的普及，对工人实时获取生产信息的期望也在不断增加。交互式网络心态正在推动一种期望，即智能机器和分布式控制中心以与人们在社交网络上一样的方式进行协作。

思维变化
新的运动控制组件正在推动机器如何对生产进步做出反应。“这确实需要机器设计师改变思维方式，”技术解决方案总监科里·莫顿说，B&R自动化，（乔治亚州美国罗斯韦尔）。“组件越来越高，成本较低，更容易安装，更安全。整个游戏都发生了变化。“
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线性传输技术就是一个很好的例子。无螺距设计是指一台机器的生产量不需要决定机器的总生产量。不再需要收集区域或传送带来加快和减慢产品，因为每个项目都可以独立地通过生产线。

这也可以影响工厂设计。“Morton说：”可以对准，以便对生产线的位置和功能进行更好的同步，“。例如，可以通过CNC通道控制单独的梭，并与其他CNC轴同步。这可以显着缩小生产线的占地面积。

分散的驱动器
模块化有助于提高集成的便捷性。在高轴数机器中，控制板空间的很大一部分可能被经典的面板安装驱动器所消耗，包括必要的熔断、滤波等。相比之下，分散驱动平台通过在机器周围分布伺服驱动器，显著减少了必要的面板空间和费用。Kollmorgen具有多轴伺服系统，该系统是一个分散式驱动器平台，包括靠近电机附近的中央电源和强大的IP67额定伺服驱动器。

专利设计的AKD-N伺服系统还可以大幅减少电缆，其中通信结合在一个11毫米直径的混合电缆。在电机方面，也只需要一根电缆的动力，刹车控制和反馈。综上所述，可以节省大量电缆。

全频谱解决方案
技术供应商也表示，客户要求定制的方法。“许多人希望我们将电机和编码器集成到某种特定应用的机电一体化解决方案中，”Mark Holcomb说，他是该公司的高级工程师和运动控制专家Celera运动加利福尼亚州卢莫斯的卓越卓越中心。“这可能意味着将所有所需因素的电动机带入特定几何形状中的所有所需因素，包括电力和占空比。然后，我们将与我们的客户一起表征，集成，测试和提供解决方案，每一步都可以实现。“

例如，一个客户所需的精密旋转轴控制在多个顺序机器人臂接头的最低轮廓形状因子中。关键的额外要求包括启动时的最小运动，以报告绝对位置，以及最小的信号布线，以保持整体臂尺寸尽可能小。

Celera通过读取头，通信接口以及公司称之为Microt Motion Absolut™技术，设计了一系列定制的基于PCB的编码器模块。这采用标准的40微米间距增量计数轨道，与参考轨道耦合，其中每个索引是唯一间隔的。只有在启动时只有一个小的运动，检测到多个索引标记，并将测量的间隔与固件中的查找表进行比较以确定绝对位置。

一个控制器统治所有
机器设计仍然是一个令人兴奋的世界。Aerotech.（宾夕法尼亚州美国匹兹堡，美国）推出了潮流，六足动物和压电机械系统进入其产品组合。“Over the last few years, we’ve introduced the ability to control delta robots, hexapods, piezo and galvo axes, which when added to controlling brush, brushless, stepper, voice coils and third-party drives (for VFDs), means one controller can govern all the axes of a machine,” says Joseph Profeta, director of control systems.

这不仅提高了机器的吞吐量和/或精度，取决于客户的要求，但更容易使用的机器，减少了设计和调试时间。工程师只需要使用一种工具，这意味着更少的培训和更快的专业技能。我们还开发了先进的控制算法，提供比传统控制结构更好的跟踪。”“这将提高准确性和/或更高的吞吐量。”

软件更新
西门子更新了高端运动控制系统Simotion的软件，在新的4.5版本中，配备了面向对象编程(OOP)和通过OPC UA(开放平台通信统一架构)进行通信。这意味着机械工程师现在可以比以前更有效地实现大型软件项目，并且可以以标准化的方式访问Simotion的数据，跨越所有自动化级别——甚至包括云。

使用IEC 61131-3 ED3的面向对象编程(OOP)，复杂的应用程序可以被分解成可管理的对象结构，以精确地说明模块化机器的结构。机械工程师可以更好地标准化和重用软件模块，大大降低编程和测试成本，降低对错误的敏感性。这使得他们能够比以前更有效地实现大型软件项目。

提高机器生产率和效率的要求正在进行中。在未来日益互联的工作场所，运动控制硬件和软件应用也在不断发展。