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新时达运控产品易用性技术的研究与实践

新闻中心

新时达运控产品易用性技术的研究与实践

发布时间:
2021/01/08
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“2021中国运动控制/直驱产业高峰论坛”于2020年12月17日在深圳隆重召开,五百多位业内人士汇聚一堂,共谋行业发展大计。

 

新时达中央研究院王科博士


在分论坛运动控制技术篇,新时达中央研究院王科博士以《运控产品易用性技术的研究与实践》为题发表演讲。通过智能化、数字孪生、网络化运维和易操作性等,分享了关于运动控制技术的一些感受。以下内容根据演讲整理。


在工业品商业化的模式下,易用性成为新的核心竞争点,而在当前的智能制造背景下,易用性有了更多不一样的解释。比如说智能化,产品是否免调试,环境的适应性,以及数字孪生。那么我们怎么去基于此提高易用性?例如:免编程机器人、模型仿真,以及可视化、网络化操作,以及运维,基于预测的维护。


1.  智能化免调试


智能和免调试技术是一个综合性技术,它涉及到伺服各个环节,比如说电流环,和它相关的有硬件电流环,比如FPGA硬件电流环,还有本体参数的辨识,硬件结构的辨识,以及对电流的预测。在速度环上,有在线辨识、转速脉动抑制,还有自适应在线机械谐振抑制技术、速度观测等,其中V型抑振是我们独有的技术。摩擦阻尼辨识,过象限凸起抑制技术,也是我们的高级技术,其中一键式的参数整定,不同环境下模块算法的自动投切,同时也支持第三方电机。振动是复杂的,有末端振动,机械谐振,还有本身自有的相互影响振动,我们这些技术都用在了新一代产品上。

 


智能复杂环境适应。我国现在做的是替换人工,机器视觉是未来的大趋势。传统的机器视觉已无法适应各种各样的复杂环境,这里需要我们的AI算法。比如说调料包堆在一起,无法分开。视觉AI算法,例如现在比较成熟的LeNet-5算法,这个算法分两到三级的卷积,深入学习,层层筛选,然后全连接,最后形成一套训练的模型。

 

 

整个过程和我们平时的训练过程是一样的,这个实验比我们想象的要短一些。我们拿200张图片训练出来,再来验证,识别时间小于1毫秒,这意味着我们在很多场合可以用的。过去我们觉得AI算法时间比较长,这取决于把训练模型和执行模型混在一起了,执行的时候没有那么慢。另外,在易用性上,我们可在很多的操作加入了声控,对人的识别,以及手势识别,这都是对人机交互的一个升级。声控也是相对成熟的一个算法,它就是做了一些卷积和时间序列的处理。


基于预测性的维护。首先是一些关键零配件的模型,这会建立在对减速机、电机等设备的理解,对电流、速度结合在一起做一些模型。然后结合大数据,提供寿命预测。

 

 

2.  数字孪生


我们的优势在于采用很多的方式来实现在嵌入式系统上,而matlab难以在单片机上运行。模型怎么建?这里有很多的方式,一种叫正向模型,图中是典型的电机的公式,可以用来建模,它集成在我们公司的伺服里。在控制器端也有一些高级伺服仿真,比如怎么仿真它的扰动和故障。

 

 

3.  网络化运维


对我们来说,主要是提供一些零配件,怎么去接入云端?现在提倡边缘控制器结合使用,什么叫边缘控制器?不仅仅是把数据收上来,边缘更多是强调在云端的协同,以及和其他边缘层的协同。这种控制器也是一个新概念,只要把实性和非实性区分好,也不是难事。实时性的网络上,TSN是重要的第三方标准协议,是未来重要的选择技术;上层网络上还有一些更开放的,比如说OPC UA。而OPC UA TSN则是重要的跨OT、跨自动化实时领域的技术。我们有特别多的云,阿里云、腾讯云、华为云,我们有统一的架构去接入云端。下图是我们可提供的软件,比如云端的调试,跨平台的UI现在比较多,手机、电脑,我们也推出了调试伺服的软件,包括云端固件的升级。

 

 

哪些控制器有这些功能?这里集合了新时达和众为兴的控制器,在PLC和工控制机都有云端边缘计算功能,最上层是STEP Automation Studio,提供了可视化组态的工具、二次开发工具以及对云端配置联网的工具。

 

 

4.  易操作性


关于易操作性,怎么单手操作?我们专门做了不同的实验来确保安全性和又安全可靠,端子旁边带LED灯的方法来解决。
在PLC的基础上,我们提供中文编程,这是很有应用的编程方式;也提供基于CAM的系统免编程,还有工程向导等。如果客户要做一个的应用,可以通过工程向导直接生成一个机器人、或运动控制、或PLC等项目,然后通过可视化编程组态配置,最后通过我们提供的面向服务的架构与接口完成自己的应用项目。面向服务的架构与接口,这对我们工业来说应用的还不多,就是怎么让我们的功能变得服务化,我们有一套做维护的后台在那里放着,比如说我们的报警系统。

 

 

在深耕行业应用上,针对用户的使用,提供的工业技术越多,用户用起来就更方便,我们做了一些工艺包,方便用户的集成工作。