Genesis Systems Group 是美國一家機器人焊接和自動化解決方案開發(fā)商，總部位于美國愛荷華州達文波特市，他們開發(fā)的無損檢測（NDI）機器人系統(tǒng)適用于檢測大小型飛機、衛(wèi)星甚至全尺寸火箭使用的大型零部件。基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)不僅能夠為實現(xiàn)高精度及高吞吐量的全自動安全關(guān)鍵零部件檢測保駕護航，而且還可以節(jié)省大量布線和安裝成本。
很少有行業(yè)會像航空航天工業(yè)那樣對材料測試和質(zhì)保有如此高的要求。使用經(jīng)過全面檢驗的材料和零部件來確保乘客、機組人員及貨物的安全絕非易事。Genesis Systems Group 是一家機器人系統(tǒng)集成商，主要為航空航天運輸及工業(yè)加工市場提供支持。公司專注于無損檢測機器人系統(tǒng)的研發(fā)，滿足飛機、衛(wèi)星和火箭等使用的大型零部件的特殊檢測要求。即使對于經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員來說，用人工檢測這些零部件也一直是一項巨大的挑戰(zhàn)，因為他們必須在大型零部件周圍走動，同時確保所有材料檢測過程都符合最高的精度要求。Genesis的檢測系統(tǒng)采用倍福基于 PC 和 EtherCAT 的控制技術(shù)實現(xiàn)檢測過程自動化，現(xiàn)在能夠以更快的速度及所需的精度執(zhí)行這些任務。
機器人系統(tǒng)專為終極試驗而設計
Genesis Systems 的無損檢測解決方案中的 Nspect™ 系列旨在檢驗零件表面較大的航空航天零部件是否存在材料缺陷，以及是否符合制造規(guī)范。為此，Genesis 將機器人與超聲波加工設備集成在一起，通過發(fā)射探頭和接收探頭利用超聲波透射法進行檢測。常見的超聲波無損檢測類型包括脈沖回波式超聲成像、超聲相控陣成像和錯位散斑干涉檢測，同時它也支持其它檢測技術(shù)。可以檢測的材料范圍很廣，但最常見的是鋼、鋁和復合材料。
這些系統(tǒng)中的一個重要組成部分是一個六軸關(guān)節(jié)型機器人及與之成對出現(xiàn)的被稱為 Genesis Blitz Module™ 的虛擬編碼器。通過 C ++ 編程，Blitz Module™ 可以捕獲所有機器人位置，并在約 200 微秒的時間內(nèi)創(chuàng)建一個六自由度虛擬編碼器。這適用于以 1 毫米或更小的增量測量得到的柵格尺寸。位置反饋確保可以無縫檢測表面面積較大的零部件。Genesis Systems Group 自動化系統(tǒng)工程師 Ryan Steckel 解釋道：“在檢測領(lǐng)域，這被稱為脈沖接通位置（PoP）。Blitz Module™ 從正在被測試的材料中獲取檢測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與儀器或傳感器位置關(guān)聯(lián)起來。發(fā)送脈沖的速度越快，機器人運行的速度就越快，無損檢測系統(tǒng)的生產(chǎn)效率就越高。”發(fā)送這些脈沖的官方認可標準時間是 10 毫秒，而 Genesis 開發(fā)的 Blitz Module™ 可以在 1 毫秒時間內(nèi)發(fā)送脈沖。在這種情況下，EtherCAT 還可以實現(xiàn)極為精確的測量和高精度的系統(tǒng)同步，這對于測試和測量應用來說至關(guān)重要。
Genesis 公司著手的一項被稱為 RoboPogo 的新開發(fā)項目，它是一個由多個關(guān)節(jié)型機器人構(gòu)成的零部件固定系統(tǒng)，用于固定正在進行 Nspect™ 無損檢測測試的零部件
基于 PC 的控制技術(shù)簡化系統(tǒng)集成
Moon 說道：“我們使用 RoboPogo 等解決方案實現(xiàn)的應用都非常復雜，因此我們需要使用自動化系統(tǒng)來簡化我們的設計。基于 PC 的控制系統(tǒng)就是個理想選擇，因為我們可以通過一站式提供的同一個集成式平臺完成所有任務。”Genesis Systems 將所有功能集成到一臺倍福的 CX2030 嵌入式控制器中。這臺功能強大的設備可以運行 PLC、安全 PLC、運動控制、HMI 軟件、Windows 操作系統(tǒng)以及 Genesis 使用的任何檢測軟件。Steckel 解釋道：“我們在由 20 個機器人構(gòu)成的系統(tǒng)上使用通過 EtherCAT 聯(lián)網(wǎng)的 CX2030 嵌入式控制器進行控制，所有這些任務只使用了約 25% 的 CPU 容量，采集所有無損檢測數(shù)據(jù)并在 1 毫秒時間內(nèi)保持與 20 個不同 KUKA 機器人的通信真的很了不起，這也很好地證明了基于 PC 的控制和 EtherCAT 的價值。”
使用 TwinCAT 3 軟件實現(xiàn)系統(tǒng)編程和運行時進一步簡化了系統(tǒng)部署。Whitney Moon 說道：“開發(fā)環(huán)境包括結(jié)構(gòu)化文本和面向?qū)ο蟮木幊蹋∣OP），這讓我們可以根據(jù)需要輕松調(diào)整 RoboPogo 解決方案 — 因為有些系統(tǒng)可能只有 4 個機器人，而有些系統(tǒng)可能有 20 多個機器人。”OOP 讓 Genesis 能夠在新系統(tǒng)中輕松實現(xiàn)現(xiàn)有的代碼庫，Steckel 補充說道：“開始運行一個新系統(tǒng)時，如果只需要設置基本參數(shù)，而不是重寫每行代碼，那肯定要容易得多。”
使用倍福的 TwinCAT 3 軟件實現(xiàn)系統(tǒng)編程和運行時