L'automate programmable Lingchen alimente le robot mobile Spider
Dans les lignes de production automatisées des secteurs de l'électronique, de la pharmacie et des composants de précision, la demande de flexibilité et de haute précision dans le processus d'alimentation est de plus en plus forte. Les équipements d'alimentation traditionnels sont encombrants et lents à réagir, ce qui rend difficile leur adaptation aux espaces restreints des lignes de production et aux exigences de cadence élevée.
Lingchen Technology a lancé une solution d'alimentation flexible pour le bras robotisé Spider Hand (Delta Robot), utilisant l'automate programmable compact Lingchen comme contrôleur principal. Ce bras robotisé, de conception compacte et de petite taille, s'intègre facilement dans les espaces restreints des lignes de production. Grâce à sa réactivité exceptionnelle, il saisit avec précision de minuscules pièces et convient aux applications d'assemblage de haute précision, permettant ainsi aux entreprises d'obtenir une alimentation automatisée efficace, stable et flexible.
1. Besoins des clients et principaux défis technologiques
besoins fondamentaux des clients
• Efficacité de production : Le temps de cycle (takt time) pour l'étape suivante du processus défini par le client doit être d'une seconde par pièce.
•Vitesse de déplacement : La vitesse uniforme en fin de cycle doit atteindre 2 m/s pour garantir le temps de cycle d’alimentation
• Précision de positionnement : La répétabilité de la précision de positionnement doit atteindre ±0,03 mm, répondant ainsi aux exigences d’un assemblage de haute précision
• Adaptabilité à l'espace : Structure compacte, pouvant être intégrée dans des espaces restreints de lignes de production
Fonctionnement fluide : vitesse régulière, instructions optimisées, absence de chocs et de vibrations
Difficultés de mise en œuvre technique
Les robots mobiles de type araignée doivent maintenir un positionnement de haute précision tout en se déplaçant à grande vitesse, ce qui impose des exigences extrêmes au système de contrôle en matière de planification de trajectoire, de lissage de la vitesse et de précision matérielle. Parallèlement, ils doivent fonctionner en coordination avec des dispositifs périphériques tels que des systèmes de vision, des plateformes vibrantes flexibles et des trémies de matériaux afin de garantir des processus d'alimentation en matériaux sans interruption.
2. Structure mécanique et modèle cinématique du robot
analyse de la structure mécanique
Le robot Delta se compose de trois segments fixes, de trois ensembles de segments mobiles et d'une table de travail. Tous les mouvements des segments mobiles sont des mouvements de rotation.
Paramètres fondamentaux de la structure mécanique :
Bielle fixe : La longueur entre la base et le point de fixation de chaque bielle mobile est identique et fixe, autorisant uniquement la rotation et non le mouvement.
Bras de liaison actifs : Chaque ensemble de bras reliant l’établi à la liaison fixe possède une longueur égale et trois degrés de liberté, permettant des mouvements de rotation autour des axes X, Y et Z.
Trois groupes de bielles actives : A0, A1 et A2, chaque groupe étant constitué de deux bielles de longueur égale.
configuration du modèle cinématique
Établir un système de coordonnées mécaniques (MCS) et déterminer le point zéro : lorsque les trois bras de liaison actifs sont horizontaux, la position centrale de leur établi sert de point zéro du système de coordonnées.
Configuration des paramètres structurels :
dArmLength1: 200
dArmLength2 : 300
dArm1Radius : 112
dStewartRadius : 53
dDistance : 41
dMaxAngleBallJoint : 41
Configuration des paramètres de l'axe :
A1 est mappé sur l'axe 0
A2 est mappé sur l'axe 1.
L'axe Z est mappé sur l'axe 2.
Configurez les paramètres de l'arbre en fonction du rapport de rotation réel
Le bus PLC Lingchen intègre l'algorithme cinématique du robot Delta, permettant un calcul en temps réel et un contrôle précis de la trajectoire de l'effecteur final grâce à la configuration des paramètres susmentionnée.
3. Solutions Lingchen
configuration matérielle
Cette solution utilise la gamme complète de produits d'automatisation de Lingchen Technology :
• Contrôleur principal : automate programmable compact Lingchen, prenant en charge le contrôle de mouvement à haute vitesse et la communication EtherCAT
• Servomoteur : servomoteur de la série Lingchen, compatible avec tous les axes des robots Delta
Système de vision : fonctionne avec un disque vibrant flexible pour assurer le positionnement et la reconnaissance de la pièce.
• Interface homme-machine : Lingchen HMI, permettant le paramétrage, la surveillance de l’état et l’affichage des alarmes
Pupitre de formation IHM auto-développé
Le pupitre de formation IHM développé indépendamment par Lingchen Technology offre une expérience pratique de débogage et d'utilisation sur site pour le Spider Hand :
Assistance pour la fonction de démonstration :
Permet de basculer entre les coordonnées articulaires et les coordonnées cartésiennes pour s'adapter aux différentes habitudes de débogage.
Prend en charge la mise à l'échelle de la vitesse, facilitant la vérification de la sécurité pendant la phase de débogage.
Prend en charge l'enseignement en coordonnées articulaires et cartésiennes, permettant un enseignement point à point pour les axes A0, A1, A2 et Z, permettant un établissement rapide des trajectoires de fonctionnement du robot.
Éditeur de pseudo-code auto-développé :
Prise en charge de l'insertion d'instructions et de l'écriture des paramètres
Prise en charge des opérations de base telles que la création, le chargement/l'enregistrement et la modification
Prise en charge du contrôle de processus simple et de la réinitialisation du programme
Prise en charge des fonctions de modification et d'édition de l'emplacement
Prise en charge de la fonction d'étalonnage pour les systèmes de coordonnées des outils de développement ultérieurs et les systèmes de coordonnées utilisateur (actuellement en développement).
Grâce au pupitre d'apprentissage et à l'éditeur de pseudo-code, les opérateurs peuvent effectuer l'apprentissage de la trajectoire du robot et l'édition des processus sans avoir besoin de connaissances professionnelles en programmation, ce qui réduit considérablement le seuil et le coût en temps du débogage sur site.
Mise en œuvre des technologies de base
①Commande de mouvement à grande vitesse, avec une vitesse terminale pouvant atteindre 2 m/s
L'automate programmable Lingchen PLC optimise la vitesse de commande et l'algorithme de planification de trajectoire pour atteindre une vitesse terminale de 2 m/s pour le robot Delta, tout en assurant un mouvement fluide et sans à-coups, respectant ainsi le temps de cycle efficace de 1 seconde par pièce.
② Positionnement de haute précision, avec une répétabilité de ±0,03 mm
En combinant un codeur haute résolution avec un algorithme de contrôle de mouvement précis, le robot atteint une précision de positionnement répétable de ±0,03 mm, lui permettant de saisir de manière stable de minuscules pièces telles que des puces, des micro-connecteurs et des engrenages de précision, ce qui le rend adapté aux scénarios d'assemblage de haute précision.
③ Structure compacte, adaptée aux espaces étroits
Le corps du bras robotisé est conçu pour être compact et de petite taille, ce qui lui permet d'être facilement intégré aux lignes de production existantes ou aux espaces restreints entre les équipements, sans nécessiter de modifications importantes de l'agencement de la ligne de production.
④ Coordination du guidage visuel et du disque vibrant flexible
L'automate programmable communique en temps réel avec le système de vision, et le disque vibrant flexible répartit les pièces selon les orientations appropriées. Une fois les coordonnées reconnues par le système de vision, l'automate programmable pilote le bras articulé pour saisir et positionner rapidement les pièces à l'endroit souhaité, assurant ainsi une alimentation flexible entièrement automatisée.
⑤ Lissage de la vitesse et optimisation des commandes
Pour les scénarios de démarrage-arrêt à grande vitesse, l'automate programmable intègre un algorithme de planification de vitesse intégré qui optimise automatiquement les courbes d'accélération et de décélération, évitant ainsi les vibrations du robot et assurant une préhension et un relâchement stables.
⑥ Configuration flexible des paramètres cinématiques
Grâce à l'interface HMI, les paramètres cinématiques tels que dArmLength, dArm1Radius et dStewartRadius peuvent être ajustés en temps réel, s'adaptant rapidement aux différentes spécifications des corps de robots Delta et raccourcissant le cycle de débogage sur site.
Les indicateurs de performance sont atteints
Après des tests et une vérification sur site, cette solution a démontré d'excellentes performances selon divers indicateurs de performance :
• Efficacité de production : Le temps de cycle, selon le processus spécifié par le client, atteint systématiquement 1 seconde par pièce.
•Vitesse uniforme en fin de course : jusqu’à 2 m/s, répondant aux exigences d’alimentation à grande vitesse
• Précision de positionnement répétable : ±0,03 mm, permettant une préhension précise de pièces de très petite taille.
• Fluidité de mouvement : vitesse régulière, sans à-coups, fonctionnement stable de l'équipement
• Adaptabilité à l'espace : Structure compacte, adaptée aux lignes de production étroites
Les paramètres cinématiques (dArmLength1/2, dArm1Radius, dStewartRadius, etc.) peuvent être configurés de manière flexible pour s'adapter à différents modèles Delta.
4. Points forts du plan et valeur ajoutée pour le client
Points saillants de l'innovation technologique
• Haute vitesse et haute précision : vitesse de pointe de 2 m/s + répétabilité de ±0,03 mm, efficacité et qualité d’équilibrage optimales
Conception compacte : dimensions réduites permettant une intégration sans modification significative de la ligne de production.
Alimentation flexible : Grâce à l'intégration de la technologie de vision et de systèmes d'alimentation vibrants flexibles, elle peut s'adapter à diverses formes de pièces.
•Optimisation du lissage de la vitesse : réduit les chocs mécaniques et prolonge la durée de vie de l’équipement
Communication par bus : la communication haut débit EtherCAT assure une synchronisation en temps réel sur plusieurs axes.
Valeur créée pour les clients
• Amélioration de la capacité de production : Grâce à un temps de cycle élevé de 1 seconde par pièce, l'efficacité d'alimentation est considérablement améliorée.
• Assurance qualité : haute précision de ±0,03 mm, réduisant le risque d’erreur de préhension et d’endommagement des pièces.
• Gain de place : Structure compacte, adaptée aux anciennes lignes de production ou aux postes de travail étroits.
Réduction des difficultés de débogage : interface homme-machine visuelle et outils d’étalonnage rapide pour raccourcir le cycle de livraison
•Rapport coût-efficacité élevé : la solution de Lingchen se distingue par un cycle court, un avantage de prix significatif et une réactivité efficace.
résumé
En tant qu'unité d'exécution centrale pour l'alimentation flexible, le robot Spider Hand (Delta Robot) influe directement sur l'efficacité de l'ensemble de la ligne de production et la qualité des produits grâce à sa vitesse et sa précision. Lingchen Technology, s'appuyant sur l'automate programmable Lingchen PLC, a réussi à porter la vitesse de l'effecteur du robot à 2 m/s, à maintenir une précision de positionnement répétable à ±0,03 mm et à atteindre un temps de cycle stable d'une seconde par pièce, grâce à des innovations technologiques telles que le contrôle de mouvement haute vitesse, l'optimisation précise des algorithmes et la coordination visuelle.
Cette solution se distingue par sa structure compacte et sa réactivité exceptionnelle, la rendant parfaitement adaptée aux applications d'alimentation flexible dans des secteurs tels que l'assemblage électronique, les dispositifs médicaux et les composants de précision. Elle permet aux entreprises d'optimiser leur automatisation en termes de précision et d'efficacité.
À propos de nous
Fondée en 2006, Suzhou Lingchen Data Acquisition & Computer Co., Ltd. fonde son activité sur la création de valeur pour ses clients et le développement de partenariats mutuellement avantageux. L'entreprise fournit à ses clients des composants essentiels et des solutions système pour une large gamme d'équipements d'automatisation, notamment des ordinateurs industriels, des systèmes de contrôle de mouvement, des instruments de test et de mesure, des systèmes de vision industrielle et des robots. Lingchen supervise actuellement deux filiales à 100 % : Suzhou Xun'ya Automation Technology Co., Ltd., spécialisée dans la vente de systèmes robotiques, et TOK Robotics (Suzhou) Co., Ltd., spécialisée dans la R&D, la fabrication et la vente de produits de mouvement linéaire.
Réseau de systèmes de produits
Au sein de la structure hiérarchique des réseaux de contrôle automatisés, Lingchen Technology propose une gamme complète de produits couvrant les couches dispositifs, contrôle et information.
01 Ordinateurs industriels
Le châssis industriel Lingchen offre une protection physique complète aux cœurs informatiques critiques grâce à sa structure robuste de qualité industrielle, sa gestion thermique exceptionnelle et sa conception étanche à la poussière, garantissant un fonctionnement durable et stable même dans des environnements industriels difficiles caractérisés par des vibrations, de la poussière et des températures extrêmes.
02 PC industriel embarqué
Les PC industriels embarqués Lingchen se distinguent par leur conception industrielle compacte et robuste, intégrant des performances de calcul élevées, une connectivité étendue et une large tolérance aux variations de température et de tension. Spécialement conçus pour les applications embarquées – telles que la vision industrielle, l'informatique de périphérie et les équipements d'automatisation – ces systèmes offrent un cœur intelligent stable et fiable dans un espace réduit, favorisant ainsi le développement de l'industrie 4.0 et de l'Internet des objets (IoT).
Carte de contrôle de mouvement 03
La carte de commande de mouvement Lingchen est capable de contrôler jusqu'à 32 axes de mouvement et prend simultanément en charge le contrôle de jusqu'à 512 points d'entrée (DI) et 512 points de sortie (DO), avec un cycle de communication bus maximal de 250 µs. En termes de commande de mouvement, elle prend en charge des fonctions telles que le mouvement relatif mono-axe, le mouvement absolu, le déplacement manuel et le retour à l'origine par entraînement ; l'interpolation multi-axes ; le mouvement de table de points multi-axes ; et l'engrenage électronique.
Contrôleurs de mouvement série 04 LMC
Les contrôleurs de mouvement Lingchen série LMC sont conçus autour d'un noyau temps réel dur ouvert (avec une gigue
Contrôleurs de mouvement haute performance série 05 NAC
Au cœur du contrôleur Lingchen NAC se trouve une puissante capacité d'extension de bus, prenant en charge quatre maîtres EtherCAT pour un contrôle précis de 256 axes par station, soit un total de 4 096 canaux d'E/S. Ses fonctionnalités de contrôle de mouvement sont à la fois complètes et robustes : outre l'interpolation point à point, linéaire et circulaire standard, il intègre des fonctions avancées telles que l'interpolation 5 axes, le lissage de trajectoire par splines et les systèmes de coordonnées dynamiques. De plus, il intègre la suppression des vibrations, des fonctions d'atterrissage en douceur et des sorties de comparaison de position de haute précision. Grâce à ses huit groupes d'interpolation indépendants et à sa fonctionnalité d'interpolation continue, il répond efficacement aux exigences des trajectoires complexes et de la synchronisation à haute vitesse. L'environnement de développement est ouvert et flexible, compatible avec de nombreux langages de programmation, dont C++, C# et Python, et permet la programmation directe au sein du système d'exploitation temps réel, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de l'intégration et du débogage.
06 Contrôleur de mouvement PLC
Les automates programmables Lingchen sont conformes aux spécifications PLCopen et à la norme internationale CEI 61131-3. Alliant hautes performances, compacité et conception modulaire, ils facilitent le développement et le déploiement. Largement utilisés dans les équipements d'automatisation et les systèmes de lignes de production de secteurs tels que l'électronique grand public, les batteries lithium-ion, l'emballage et l'imprimerie, ces automates peuvent également servir de nœuds de communication réseau au sein de lignes de production intégrées pour les secteurs de la logistique, de l'automobile et des biens de consommation. Répondant aux exigences d'isolation réseau interne/externe, de communication bus haut débit et de traitement des données en temps réel, ils constituent un cœur de contrôle stable et fiable pour une grande variété d'environnements industriels.
07 Cartes de réseau industrielles
Les cartes réseau industrielles Lingchen sont spécialement conçues pour les environnements industriels difficiles. Grâce à leurs capacités d'auto-négociation 10/100/1000 Mbps, elles offrent une connectivité réseau haut débit stable et fiable. Dotées d'une protection robuste contre les interférences et les surtensions, ainsi que d'une large plage de températures de fonctionnement, ces cartes sont largement utilisées dans des applications critiques telles que le contrôle de mouvement, la vision industrielle et les systèmes d'automatisation. Leur conception flexible permet une installation aisée, avec un support pleine hauteur standard et un support demi-hauteur en option, pour une intégration parfaite dans une vaste gamme d'équipements de production intelligents et de réseaux industriels.
Module d'E/S 08
Lingchen Technology propose une gamme complète de solutions de modules d'E/S, conçues pour répondre avec flexibilité aux diverses exigences de l'automatisation industrielle.
Modules d'E/S extensibles série LC/LD : compatibles avec de nombreux protocoles (EtherCAT, Profinet, Ethernet/IP et Modbus TCP), ces modules permettent d'étendre de manière flexible les capacités d'acquisition de données pour les signaux numériques et analogiques, la température, la pression et les impulsions. Ils sont largement utilisés dans des secteurs tels que l'électronique grand public, les batteries lithium-ion, les semi-conducteurs, l'automobile et le matériel médical.
Modules d'E/S série MINI : Caractérisée par sa taille compacte et ses hautes performances en temps réel, cette série comprend des modules d'E/S numériques, analogiques, de température et de communication. Ils sont parfaitement adaptés aux applications de contrôle et d'acquisition de données où l'espace est limité et la réactivité en temps réel est essentielle.
Modules d'E/S sans armoire de la série GWS : Bénéficiant d'une stabilité exceptionnelle et de capacités de câblage réseau pratiques, ces modules sont conçus pour les configurations de systèmes distribués, permettant des réductions significatives du temps et des coûts d'intégration du système.
L'ensemble de notre gamme de produits est conçu pour offrir aux utilisateurs une prise en charge des modules d'E/S fiables, faciles à intégrer et adaptables pour une grande variété de scénarios d'application.
