アドバンテックの3C検査ソリューションで、モーションコントロール、マシンビジョン、MESを統合
2020/04/27
イントロダクション
アドバンテックの「PACフィルタ検査ソリューション」は、Windows オープンプラットフォームと CODESYS リアルタイムカーネルを統合し、モーションコントロール、マシンビジョン、分散化された I/O と MES 機能を実現するシステムを形成し、スマートフォンのフィルタの自動移動、検査、保存、情報化管理を可能にします。本ソリューションは、開発期間を半分に短縮し、システム実行時間を 2ms から0 .5ms に最適化し、検査効率と精度を向上させ、情報化管理を実現します。 3C 技術の急速な発展に伴い、スマートフォンはほぼすべての人の標準となっています。 一般的なスマートフォンのカメラに搭載されている重要な部品の１つにフィルターがあります。フィルターは、カメラに干渉したり、色の歪みの原因となる目に見えない光をブロックします。そのため、メーカーはフィルターの検査を完全に自動化して品質を管理する必要があります。フィルター検査装置の安定性、検査効率、精度、情報化は、フィルター製造工程全体の品質最適化と歩留まりを決定する重要な指標となります。
システム要件
今回ご紹介するお客様は、AOI フィルター検査アルゴリズムに特化した国内企業で、市場の自動化・インテリジェント化が進む中、材料の保管・回収・検査・選別・保管を含めた総合的な自動化 AOI 検査ソリューションを必要としており、情報をデータベースにアップロードし、MES システムと統合することで、以下のような課題を解決する必要があるとのことでした。
- 高性能な処理を実現。視覚処理の要求が高いため、制御系には強力なデータ処理能力を持つCPUが必要です。
- 高い即時性：検査効率を向上させるためには、動作中にカメラを正確に起動してラインスキャン処理を行う必要があるため、カメラを起動して撮影するための高速位置比較トリガーが必要となります。
- 分散型 I/O：試験装置の全体セットには 39 軸（サーボモータ 9台、電動シリンダ 30台）が含まれており、これらは３つのステーションに配置されています。ステーション間には接続が必要です。集中制御ができず、即応性の高い性能も求められる。
- 情報化を行う：システムデータをデータベースにアップロードし、MESシステムに接続して、作業指示書、パラメータ、材料番号などを送信し、その他のデータベース機能を実現する必要があります。
- 複数の周辺機器を相互接続します。製品を移動・検査する必要があるため、３台のロボットアームコントローラとの相互接続が必要です。
お客様の課題ポイント
現在、この市場に参入している企業は、通常、以下のような問題を抱えています。
- モーション制御、目視検査、データベースなど複数の重要工程が関与しているため、フィルタ検査制御システムの実現には、産業用制御コンピュータと複数のPLCが必要とります。
- ２種類のプログラミング言語に精通したプログラマーが必要です。 PLC プログラマと C/C# 上位言語プログラマの２種類のプログラミング言語に精通したプログラマが必要となります。
- コントローラ間の通信量が多いと、装置の処理効率の一部を犠牲にしなければなりません。同時に、複数のコントローラや大量のデータ通信は、システムの安定性や検査精度を低下させる危険性も隠れています。
システム詳細
アドバンテックは、高性能なインテル® Core™ i7 プロセッサとスプリットコア構造を採用した PAC ソリューションをお客様に提供しています。このソリューションは、強力な Windows7 環境と CODESYS リアルタイム安定カーネルを統合したもので、各システムは他のシステムと干渉しない独自の CPU を持っています。このプロジェクトのお客様は、Windows7 上でマシンビジョン、C# ホストインターフェース、データベースを実行します。同時に、多軸モーションコントロールとロボット通信を CODESYS で実行しています。共有メモリ通信モードにより、CODESYS は Windows とタイムリーに対話することができます。
ハードウェア：AMAX-5580 は主制御システムとして、EtherCATを介して現場の39台のサーボと電動シリンダを制御し、フィールドセンサ信号は分散 I/O を介してアクセスします。
ソフトウェア：CODESYS はモーションコントロール機能を実装し、お客様が開発した C# プログラムと共有メモリを介してシームレスに接続しており、どちらも AMAX-5580 上で動作します。
導入した製品機器
- AMAX-5580（CODESYS付）: インテル® Core™ i7/i5/Celeron® コントロール IPC（EtherCAT スライス I/O 拡張 ＆ IEC-61131-3 制御ソフトウェア搭載）
- ICAM-7000: 0.3-15メガピクセル解像度 PoE 産業用カメラ
アドバンテックが選ばれた理由
アドバンテージ
このソリューションに採用されているAMAX-5580制御システムは、独自の産業用コンピュータとPLCアーキテクチャを統合しており、モーション制御軸数は最大128軸に達するため、お客様のコスト削減と安定性の向上を実現しています。
- スプリットコアおよびサブシステムアーキテクチャは、WindowsコアとCODESYSリアルタイムコアを統合し、WindowsコアがPLCコアの即時性に影響を与えないよう、各CPUを互いに独立させた状態にしています。
- 共有メモリは、ITとOTをシームレスに接続します。
- CODESYSのプログラミング方式を柔軟に使用しているため、PLCプログラマーや上位言語のプログラマーに適しています。システム全体でCODESYSとC#プログラミングを柔軟に使用しています。
- 分散型IOと複数の通信インターフェースは、生産ラインや大型機器に適しています。
お客様へのメリット
アドバンテックのPACソリューションでは、AMAX-5580は、1つのコントローラにWindowsオペレーティングシステムとCODESYS SoftPLCリアルタイムカーネルを装備するために、スプリットコアとサブシステムの機能を使用しています。組み込まれた最高グレードのIntel I7プロセッサは、CODESYS PLCコアの多軸モーションコントロールと数万点のI/O制御ポイントを処理し、WindowsのMESマシンビジョンとデータベースを処理しながら、すべてのサードパーティ製ロボットの制御システムを接続することができます。
1つのソリューションでIPCと複数のPLCを置き換えることができます。プログラミング規格IEC 61131-3により、プログラマはプログラム開発をより迅速に行うことができ、フィルタ検査装置メーカーは高効率で安定した情報化された装置を容易に作ることができ、市場における装置の競争力を高めることができます。このソリューションにより、お客様は以下のことを実現しました。
- 時間とコストの節約：アドバンテックのPACソリューションを使用することで、従来のソリューションでは3ヶ月以上の予測された時間枠から、わずか1.5ヶ月のプロジェクトへと、プロジェクト時間を50%節約することができました。
- 業務効率の向上：プログラムの実行効率を、2msかかる従来の方法から0.5msに最適化しました。
- メンテナンスコストの削減：保守に必要な電気技術者は、従来の2～3名の技術者から1名の技術者へと削減できました。
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