2025年4月24日

採用 PC 與 EtherCAT 控制技術,實現零件分揀與 100% 全面檢測

新一代分揀機採用 PC-based 控制與 EtherCAT 技術

Dimac 專注於設計與開發創新解決方案,以實現扣件與小型金屬零件的 100% 全面檢測。該公司將 Beckhoff 的 EtherCAT 與 PC-based 控制技術視為新一代分揀機(sorting machine)的主力核心,藉此讓 La Mille 概念機——作為 Dimac 千項專案的里程碑之作,速度更快、功能更強大,並具備可整合其他系統的彈性。

圖像處理是 Dimac 分揀和檢測機器的重要部分。
圖像處理是 Dimac 分揀和檢測機器的重要部分。

位於義大利 Tortona 的 Dimac srl 表示,該公司是全球少數專注於生產高速且 100% 分揀與品質控制設備的專業廠商,主要應用在小型金屬零件和扣件上。Dimac 總經理 Guido Noce 解釋說:「快速的話,每分鐘可以處理多達 1200 個零件。」 該公司的出口佔比超過 70%,並累計安裝超過 1,000 台設備,客戶涵蓋多家重要的歐洲和美國扣件製造商,當中汽車業是其最重要的市場之一。除了螺絲、螺帽和墊圈外,Dimac 機器還用於檢測各種零件。這些零件涵蓋範圍廣泛,從馬達、氣囊及其他機電元件,到牛仔褲鈕扣、眼鏡用微型螺絲及鏈節等。

高靈活性與高速度

面對各式各樣不同的零件和數量,需要靈活且功能強大的自動化解決方案來進行分類和檢測系統。這是因為最終決定設備速度與可靠性的,是其控制技術。Dimac 以其 La Mille 概念啟動了一個雄心勃勃的項目,目的是完全重新設計現有的自動化解決方案,以進一步提高設備的性能和可靠性。

Guido Noce 解釋說:「我們設備的可靠性是基於一個單一軟體架構的設計理念,並持續透過不同的變體與新功能進行更新。」 多年來,由於先前的解決方案有許多擴充,導致軟體的運作和管理受到限制。經過 25 年的軟體層層重疊,是時候進行新的技術躍進了。Dimac 的工程經理 Enrico Ottaviano 強調:「當我們對自動化供應商進行市場分析時,發現 Beckhoff 和 EtherCAT 所提供的 PC-based 控制技術最能滿足我們的需求。」 Guido Noce 補充說:「我們希望藉由 La Mille 全面測試目前市場上我們認為最好的產品。我們的目標是打造一個能塑造下一代 Dimac 設備的自動化平台。」

Dimac 總經理 Guido Noce(右)和工程與研發經理 Enrico Ottaviano(左)在 La Mille 概念機前合影,該設備已在 TwinCAT HMI 中整合了圖像處理功能。
Dimac 總經理 Guido Noce(右)和工程與研發經理 Enrico Ottaviano(左)在 La Mille 概念機前合影,該設備已在 TwinCAT HMI 中整合了圖像處理功能。

性能和開放性是決定因素

Ottaviano 強調:「我們選擇倍福 PC-based 和 EtherCAT 的控制技術,主要是因為它們的開放性和效能。」 他正在尋找一個不限定特定拓撲結構或將公司束縛於單一供應商或少數幾家製造商的解決方案。開放式 EtherCAT 協定以及許多提供相應主站、設備、執行器和解決方案的供應商可滿足此需求。此外,分散式周邊設備的循環時間和更新間隔也需要比以前大幅縮短。至於未來的發展,目標是將循環時間從 10 毫秒縮短至 1 毫秒左右。Guido Noce 表示:「即使在第一次測試時,我們就意識到我們可以利用高性能的 EtherCAT 協定達到所需的性能」。

另一個重要方面是能夠使用開放、標準化的軟體和開發環境,例如 IEC 61131-3。「我們選擇 Beckhoff TwinCAT 軟體系統正是因為它具有這些精度。」Ottaviano 補充道。Dimac 使用一台 CX5240 嵌入式工業電腦作為控制器,該控制器配備時脈頻率為 1.6 GHz (四核心) 的 Intel Atom® 處理器;另外還使用一台工業電腦來執行影像處理應用。在第一階段,專案團隊希望確保影像處理過程不受任何外部影響。

為終端使用者帶來附加價值

對於機器終端使用者而言,La Mille 控制概念意味著更高的分揀系統速度,以及額外的檢測標準。Noce 表示:「我們的解決方案提高了生產力、工位數量,以及我們的機器未來可執行的檢測數量。此外,EtherCAT 的開放性使更多元件得以整合。使用者也受益於基於 TwinCAT HMI 所大幅提升的使用者友善性,例如在診斷與設定方面。另外,Dimac 將圖像處理軟體整合到可視化中,因此可以將所有的機器功能整合到一個 Beckhoff 控制面板上。

CX5240 嵌入式工業電腦以及所連接的 EtherCAT 終端模組(包含用於建立線型拓撲的 EK1110 EtherCAT 延伸模組)提供了整合額外功能模組所需的效能與彈性。
CX5240 嵌入式工業電腦以及所連接的 EtherCAT 終端模組(包含用於建立線型拓撲的 EK1110 EtherCAT 延伸模組)提供了整合額外功能模組所需的效能與彈性。

生產過程中的檢查

部件的 100% 檢查和分類通常只在生產完成後進行。在生產製程中,元件最重要的參數仍以手動方式測量,並在實驗室中進行抽查。然而,製造業者對於將分選機的數據整合進生產過程中的檢測流程,並利用這些客觀且可靠的數據來進行持續的品質改善與預測性維護,展現出日益濃厚的興趣。

Dimac 已在努力將協作機器人、線性軸和傳輸系統整合到其機器概念中,以便用自動化點檢取代操作員使用塞規和其他類型量具進行的傳統檢測。Guido Noce 表示:「我們將 PC-based 控制技術和 EtherCAT 視為這些應用的關鍵技術,以前,我們往往因為開發成本過高而無法實現這些應用」。PC-based 控制技術在整合系統中提供了必要的功能:控制、圖像處理、運動、安全、人機介面、連結和互相操作。Enrico Ottaviano 及其團隊得到 Beckhoff 支援團隊的協助。「在技術專業性和回應時間方面,我們對技術支援非常滿意。使用 EtherCAT 和 PC-based 控制技術作為自動化架構,將使 Dimac 的新一代機器在性能、可靠性和資料分析能力方面更上一層樓。」Ottaviano 強調說。