智能工業(yè)機(jī)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

智能工業(yè)機(jī)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)FieldSalesEngineerNationalInstruments議程機(jī)器制造領(lǐng)域趨勢(shì)智能機(jī)器(SmartMachine)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)NI嵌入式控制與監(jiān)測(cè)平臺(tái)高效的嵌入式控制與監(jiān)測(cè)硬件圖形化開發(fā)軟件NI嵌入式運(yùn)動(dòng)控制虛擬原型技術(shù)NI的價(jià)值機(jī)器制造領(lǐng)域世界范圍的競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)新or淘汰更低的能耗,更高的效率

具有更高吞吐量的機(jī)器

自動(dòng)化生產(chǎn)制造靈活的生成制造更高的質(zhì)量,容忍零缺陷最大化正常運(yùn)行時(shí)間智能機(jī)器設(shè)計(jì)什么是智能機(jī)器(SmartMachine)自主操作模塊化生產(chǎn)設(shè)備高度靈活性環(huán)境意識(shí)避免和糾正處理錯(cuò)誤自我分析和自我修復(fù)能力動(dòng)態(tài)修改進(jìn)程計(jì)劃學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)基于模型控制及自適應(yīng)控制

模擬與其他機(jī)器和系統(tǒng)交互互連系統(tǒng)–智能工廠共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)智能機(jī)器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)環(huán)境、機(jī)器進(jìn)程和狀態(tài)等信息不同的任務(wù)集成在一個(gè)控制器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)高性能的控制系統(tǒng)產(chǎn)品上市時(shí)間壓力應(yīng)用舉例：晶圓處理新的挑戰(zhàn)：新材料和更薄的晶圓需要機(jī)械切割裝置以更低的速度操作硅片拋光機(jī)需要承擔(dān)越來(lái)越高的溫度，需要在進(jìn)程中予以考慮創(chuàng)新的機(jī)器制造商的機(jī)會(huì)：利用激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的切割工藝測(cè)量控制回路以監(jiān)控拋光過(guò)程智能機(jī)器的關(guān)鍵技術(shù)嵌入式控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模擬和專用I/O軟件設(shè)計(jì)工具運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)復(fù)雜的多軸運(yùn)動(dòng)更高效率和更高性能的電機(jī)虛擬原型和仿真運(yùn)動(dòng)控制機(jī)器視覺(jué)高速I/O觸發(fā)引導(dǎo)(零部件位置，位置誤差…)軟件設(shè)計(jì)工具嵌入式控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)嵌入式控制與監(jiān)測(cè)硬件嵌入式控制與監(jiān)測(cè)硬件選項(xiàng)可編程邏輯控制器IndustrialPCsSingleBoardComputerComputeronModuleSolution自定制設(shè)計(jì)PLCPC-basedPLC/

SoftPLCEurocardATXVMEComExpresscPCISemi-customPLDsPCBsPC的變體機(jī)器控制器的發(fā)展趨勢(shì)

OEM機(jī)器制造商和最終用戶的關(guān)系正在發(fā)生變化原始設(shè)備制造商獲得更多的責(zé)任更高的性能要求多控制器解決方案提供服務(wù)愈加重要可自定義的，現(xiàn)成的解決方案憑借最新的技術(shù)

高層次的軟件工具更快的處理器

多核處理器工藝限制處理器的最大時(shí)鐘速

將兩個(gè)或多個(gè)處理單元集成到單個(gè)芯片

同時(shí)執(zhí)行多個(gè)計(jì)算任務(wù)

軟件開發(fā)工具需要支持并行執(zhí)行嵌入式多核處理器技術(shù)可編程邏輯器件(PLD)高可靠性-設(shè)計(jì)成為自定制電路高精確度–在低至25ns的確定性速率下運(yùn)行算法真正的并行處理-允許并行任務(wù)和流水線可重構(gòu)-建立新的和改變現(xiàn)有的特定任務(wù)屬性IP保護(hù)-不能從比特流中提取源代碼像FPGAs這種軟件可編程硬件在行業(yè)中被廣泛使用邏輯塊I/O單元互連自定制設(shè)計(jì)的復(fù)雜性硬件和軟件成本機(jī)械部件（非電子）EDA開發(fā)工具成本設(shè)計(jì)規(guī)范和元件選擇原型硬件設(shè)計(jì)硬件測(cè)試和驗(yàn)證軟件開發(fā)軟件測(cè)試和驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì)制造安裝和工具生產(chǎn)測(cè)試兼容性和環(huán)境工程文檔，培訓(xùn)和客戶支持庫(kù)存管理和EOL問(wèn)題維護(hù)工程機(jī)會(huì)成本混合設(shè)計(jì)方法NI嵌入式平臺(tái)可以提供自定制設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，并具備商業(yè)現(xiàn)成可用硬件的(COTS)的高效率模擬輸入模擬輸出數(shù)字I/O自定義I/O處理器FPGA貫穿設(shè)計(jì)、原型與部署的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)跨越技術(shù)和平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)軟件工具鏈集成的FPGA進(jìn)行自定義處理，時(shí)序和控制NIRIO技術(shù)

具備自定義功能的現(xiàn)成可用平臺(tái)模擬輸入模擬輸出數(shù)字I/O自定義I/O處理器FPGANIRIO平臺(tái)的可擴(kuò)展性1.33GHz的英特爾酷睿雙核i7處理器通過(guò)VGA圖形接口集成HMI可以部署LabVIEWReal-Time或

微軟WindowsEmbeddedStandard7廣泛的連接和擴(kuò)展選項(xiàng)MXIExpress，雙千兆以太網(wǎng)，串口，USB400兆赫的飛思卡爾PowerPC的處理器單板RIO架構(gòu)LabVIEW實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)XilinxSpartan-6FPGARIO子卡連接器（RMC）不同I/O選項(xiàng)的開發(fā)板為OEM應(yīng)用優(yōu)化成本PCRIO/RSeriesCompactRIOMulticoreCompactRIONISingle-BoardRIOPXI/NI

FlexRIO模擬輸入模擬輸出數(shù)字I/O自定義I/O處理器FPGA模擬和專用I/O的優(yōu)勢(shì)在控制回路中進(jìn)行性能測(cè)量力反饋應(yīng)用專用傳感器狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程監(jiān)控機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)質(zhì)量檢驗(yàn)熱電偶4to20mA隔離RTD電阻加速度計(jì)應(yīng)變計(jì)測(cè)壓元件數(shù)字I/O麥克風(fēng)7

年|100+模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接口圖像采集模塊工業(yè)通信編碼器輸入還有更多…

豐富的I/O模塊CompactRIO

C系列MDK2.050+第三方模塊，更容易開發(fā)第三方模塊更好地在LabVIEW中集成第三方模塊NISingle-BoardRIO夾層卡(RMC)可定制的用于特定應(yīng)用的專用I/O嵌入式OEM制造商與合作伙伴的理想選擇自定制I/O機(jī)箱LabVIEWReal-TimeLabVIEWFPGA實(shí)時(shí)控制器機(jī)器視覺(jué)工業(yè)通訊總線測(cè)量模塊運(yùn)動(dòng)控制服務(wù)HMI時(shí)序同步平臺(tái)核心支持組件嵌入式控制與監(jiān)測(cè)平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)工具方法內(nèi)建庫(kù)函數(shù)部署終端和仿真為工程師和科學(xué)家提供高效生產(chǎn)力的圖形化開發(fā)環(huán)境硬件和通信APIs自定制用戶界面技術(shù)抽象延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間

減少備件和維修時(shí)間

延長(zhǎng)維修周期

停止計(jì)劃外中斷

防止災(zāi)難性故障

避免受傷和環(huán)境危害減少?gòu)U料和原材料的使用

提高產(chǎn)品質(zhì)量

增加產(chǎn)量產(chǎn)量

優(yōu)化機(jī)器性能和效率機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程監(jiān)控高級(jí)控制控制回路監(jiān)測(cè)

力反饋

振動(dòng)抑制信號(hào)處理,分析和數(shù)學(xué)的優(yōu)勢(shì)振動(dòng)測(cè)量轉(zhuǎn)速分析階次分析極限測(cè)試信號(hào)處理、分析和數(shù)學(xué)的擴(kuò)展庫(kù)函數(shù)NISoftMotion軟件開發(fā)模塊運(yùn)行在LabVIEW下的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用開發(fā)軟件包在LabVIEW項(xiàng)目中進(jìn)行配置與安裝高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制IP針對(duì)LabVIEWReal-Time和FPGA目標(biāo)C系列驅(qū)動(dòng)模塊C系列驅(qū)動(dòng)接口模塊EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制基于參數(shù)配置的窗口快速連接電機(jī)/motion豐富的API降低開發(fā)難度函數(shù)功能塊API基于PLCOpen,61131開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)屬性節(jié)點(diǎn)與調(diào)用節(jié)點(diǎn)API調(diào)用底層函數(shù)實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能ExpressVIAPI最高級(jí)函數(shù)，基于配置式開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)抽象電機(jī)控制的復(fù)雜性軌跡生成監(jiān)控多軸同步先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)特征自定義功能模擬仿真與其他自動(dòng)化任務(wù)的集成NI運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)在圖形化開發(fā)平臺(tái)下集成I/O、運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)控制器SingleBoardRIOCompactRIO步進(jìn)NI9512伺服NI9514NI9516步進(jìn)伺服PXI驅(qū)動(dòng)接口模塊

步進(jìn)NI9501P7000伺服NI9505NI9502AKD驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制軟件與算法PCI/PXINI運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品提供全面的驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)模塊卓越的性能有刷伺服，步進(jìn)電機(jī)，無(wú)刷伺服功耗和尺寸范圍為工業(yè)嵌入式LabVIEWNISoftMotion模塊開放式電機(jī)控制IP軌跡發(fā)生器監(jiān)控開放式運(yùn)動(dòng)控制API集成的硬件配置NI951x驅(qū)動(dòng)接口模塊NI9512步進(jìn)NI9514伺服NI9516伺服(雙編碼器反饋)直接連接超過(guò)100種NI及第三方驅(qū)動(dòng)器包含完整的運(yùn)動(dòng)控制I/O：home開關(guān)、限位開關(guān)、編碼器、DIO支持RIO掃描接口，無(wú)需FPGA編程N(yùn)I950x驅(qū)動(dòng)模塊NI9501步進(jìn)NI9502無(wú)刷伺服NI9505有刷伺服通過(guò)CompactRIO模塊直接控制電機(jī)并供電可基于現(xiàn)成LabVIEWFPGA線程函數(shù)實(shí)現(xiàn)電力電子控制功能與其他C系列I/O實(shí)現(xiàn)硬件同步其他運(yùn)動(dòng)控制硬件基于EtherCAT的運(yùn)動(dòng)控制NI9144C系列EtherCAT機(jī)箱AKD無(wú)刷伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)自合作伙伴的驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)P7000步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器CT步進(jìn)電機(jī)AKD無(wú)刷伺服驅(qū)動(dòng)器AKM無(wú)刷伺服電機(jī)典型的CompactRIO運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)搭建步進(jìn)步進(jìn)有刷伺服有刷伺服EthernetEtherCAT步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器無(wú)刷伺服驅(qū)動(dòng)觸摸屏NI9501NI9505NI9512CompactRIO實(shí)時(shí)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的高確定性分布式同步NI9144擴(kuò)展機(jī)箱納秒級(jí)確定性開放的FPGA編程通過(guò)普通網(wǎng)線連接通過(guò)菊花鏈擴(kuò)展到更多機(jī)箱NI9144實(shí)時(shí)以太網(wǎng)擴(kuò)展機(jī)箱機(jī)器視覺(jué)的優(yōu)勢(shì)高速分揀可追溯性和鑒定條形碼閱讀OCR，數(shù)據(jù)矩陣分級(jí)網(wǎng)絡(luò)檢查機(jī)器人或運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)指引取放包裝檢查缺陷檢測(cè)等等PXI

視覺(jué)系統(tǒng)基于PC的視覺(jué)系統(tǒng)獨(dú)立式視覺(jué)系統(tǒng)智能相機(jī)NI視覺(jué)產(chǎn)品基于PC的視覺(jué)系統(tǒng)Compact視覺(jué)系統(tǒng)嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)尺寸性能高性能cRIO系統(tǒng)智能相機(jī)NI視覺(jué)功能圖像增強(qiáng)校準(zhǔn)圖像過(guò)濾噪聲消除失真目標(biāo)檢測(cè)測(cè)量密度顆粒計(jì)數(shù)顏色匹配定位模式匹配幾何匹配邊緣檢測(cè)識(shí)別文本讀取(OCR)讀取1D條形碼讀取2D碼形狀分類測(cè)量邊緣檢測(cè)測(cè)量距離計(jì)算幾何尺寸運(yùn)動(dòng)控制-機(jī)器視覺(jué)高級(jí)集成協(xié)同集成應(yīng)用舉例:WebInspection同步集成應(yīng)用舉例:High-speedsorting視覺(jué)引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用舉例:FlexibleFeeding視覺(jué)伺服控制應(yīng)用舉例:VisualServoing一體化水平視頻演示：BallBalancerDemo案例：使用NICompactRIO和LabVIEW的完成半導(dǎo)體拾取與放置機(jī)臺(tái)挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體機(jī)臺(tái)要求精細(xì)，尤其在取放機(jī)臺(tái)開發(fā)上，除了需要考慮到視覺(jué)，運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)外，整體程式架構(gòu)的完成更是一大挑戰(zhàn)。解決方案：借由LabVIEW中的高相容性和高整合性，加上NI的硬件，“軟件定制控制器“的概念，在我們機(jī)臺(tái)上完整的呈現(xiàn)?！癱RIO9068控制器加上Kollmorgen的組合，其內(nèi)建的SoftMotion的直接幫我們解決最艱難的RT/FPGA程式撰寫，讓我們可以短時(shí)間內(nèi)迅速完成機(jī)臺(tái)系統(tǒng)的開發(fā)，大幅縮短開發(fā)時(shí)間?！?/p>

-王國(guó)壽，MasterMachinery虛擬原型和仿真虛擬原型使用NILabVIEW和NISoftMotion設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用使用SolidWorks中驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)軌跡建立物理原型之前優(yōu)化設(shè)計(jì)確定機(jī)械/電氣邊界的設(shè)計(jì)問(wèn)題虛擬逼真的機(jī)器操作動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真與控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)辨識(shí)PID與模糊邏輯控制模擬接口用于快速控制原型和硬件在環(huán)仿真的實(shí)時(shí)控制硬件SolidWorks下的3D運(yùn)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)NISoftMotion下實(shí)現(xiàn)交互仿真與驗(yàn)證NISoftMotion編程接口用戶代碼SoftMotion引擎硬件接口交互式驗(yàn)證機(jī)械CAD模型LabVIEW項(xiàng)目CompactRIO與NI運(yùn)動(dòng)控制硬件虛擬原型在LabVIEW下的實(shí)現(xiàn)無(wú)需修改VI視頻演示：鍵盤測(cè)試系統(tǒng)的虛擬原型案例：基于虛擬原型技術(shù)優(yōu)化6軸機(jī)器手運(yùn)動(dòng)流程挑戰(zhàn)：在求解六軸機(jī)器人手臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程后，無(wú)需裝配物理測(cè)試平臺(tái)，借助LabVIEW仿真測(cè)試運(yùn)動(dòng)性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法解決方案:NICompactRIO+NI9512x6基于NISoftMotionforSolidWorks進(jìn)行虛擬原型仿真視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)控制的緊密集成“在所有選項(xiàng)中，我們選擇采用LabVIEW作為我們的控制編程工具，配合上全新的NI工具包和模塊，它們是可能滿足我們系統(tǒng)開發(fā)需求的良好解決方案?！? ——LisaMosier,SquareOneSystemsDesignInc.

世界范圍的競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)新or淘汰更低的能耗,更高的效率

具有更高吞吐量的機(jī)器

更加智能的機(jī)器自動(dòng)化生產(chǎn)制造靈活的生成制造更高的質(zhì)量,容忍零缺陷NationalInstruments價(jià)值最大化正常運(yùn)行時(shí)間NI對(duì)于機(jī)器生產(chǎn)制造商的價(jià)值更快的上市時(shí)間/高效生產(chǎn)力維護(hù),生命周期管理

價(jià)格/總共成本性能