在今天的全球市場競爭中,噴涂工廠必須通過提高其設備的自動化程度和復雜性來提高產品的質量。同時,客戶對產品的可靠性提出了更高的要求,不但要求要有較好的診斷工具,而且還要求有低的日常維護費用。當在建立潔凈的汽車裝配工廠時,工廠的經營者還必須要努力找到并吸引住,必需的有技能的人員來操作和維護這些復雜的自動化系統。 在設法壓縮投資預算的同時,供求雙方都盡力降低產品在啟動和投放市場時的費用。
設備共性
Durr/Behr EcoRC2 控制概念(如圖1)已經被成功地用于噴涂自動化安裝中,用以實現全部硬件設備間以及軟件間具有共性。在建立一個新的自動化噴涂生產線時,人們主要關心的是生產線的各種工作站的不同驅動單元的復雜性和數量。在一個生產線的去疵工作站﹑剛性噴涂自動化設備﹑機器人中,各種不同類型/尺寸的馬達,驅動放大器,控制器和其它控制設備的數量通常都會超過100臺。對于生產線的操作者來說,要想操作和維護如此廣泛的設備和系統自然是很困難的。

因而,工廠最常見的采取的辦法是,盡力使設備具有公共的結構來降低培訓和維護的費用,另一個辦法是通過限制驅動單元(對整個生產線而言)只有四個相同牌子的馬達,一種類型的伺服放大器和一個控制器來降低工廠的閑置設備量。
生產線的一致性。通過協調過程控制層的各種驅動單元,相對來說容易實現生產線的一致性;也就是說,每個工作站的操作界面,不論是用于去疵機械,噴漆機器人還是其它任何類型的噴涂機械,都有相同的人機界面。生產線中的所有自動化設備的設計,如生產線的控制,計算機主機界面,到中心控制室的通訊模式,離線編程系統等等現在都能以一種更具連貫性的,一致的方式來實現(圖2)。

控制器的執行問題
噴漆機器人對其控制器有獨特的要求。此外,為了能夠做多軸快速實時插補和有高度精確性和重復性的復雜的路徑移動,控制器還必須盡可能接近實時地管理眾多的噴涂參數。為了滿足這些要求,EcoRC2控制器具有如下特性:
· 齒條插補
· 觸發器放大算法
· 可升級的控制器結構
· 多自由度能力
· 增強的過程控制
· 閃爍卡數據存貯
· 在線多語言能力
· 彩色顯示的懸架式操縱臺
· 開放的連接性結構
· 增強OLP/RRS依從性
· 用于多軸機械的TCP運動
齒條插補 噴涂機器人的插補運動, 傳統上采用PTP運動, 線性運動和循環運動。當編程一段含有拐角的插補路徑時,插補路徑是由許多用直線段和不同半徑的圓弧連接而成的。在采用軟件工具以實現平滑路徑的運動過程中,由于在拐角處的位置/速度會發生跳動和出現峰值,所以很難在拐角處噴涂上一層均勻的漆層。
采用EcoRC2 的RISC處理器結構, 可以增強控制器對齒條插補的運動控制?,F在通常使用Nakima齒條插補。在將來,也會采用其它的插補如b-插補或NURBS插補。這些功能算法用在高精度的計算機數字控制(CNC)機床上,可以在3D空間中將各個點連成光滑的曲線,這樣機器人就可以以固定的TCP速度把噴漆均勻地噴涂在拐角處。在示教過程中,控制器可示教多于4 個點的確定曲線,還可以擴大到更多點的曲線。
觸發器放大算法 在噴槍打開和關閉時,大部分的噴涂機器人控制器擁有某一軟件工具,該軟件工具能計算出該噴槍應留有的固定的延遲量并能補償這一延遲量。盡管軟件的補償是隨著TCP的速度而改變的,但補償量的大小仍然是以固定的延時時間為基礎的,這就意味著當噴槍的執行參數超時時,原先預期的延遲量不再正確。
所以,機器人控制器安裝有一學習型算法,該算法不斷地評估噴槍的打開狀況,并對噴槍打開和關閉時的預期量進行補償。這一算法具有在噴槍打開和關閉點處能保持固定的噴漆量的能力,而不管機器人速度和噴槍執行情況的變化。
可升級的控制器結構 EcoRC2是一個真正的多處理器控制器。該控制器的內核是建立在多任務的“郵件管理器”機制之上,該機制對任務進行協調和分配。如果是因為下面任一原因,諸如設備數目的原因或過程復雜性原因或外圍設備的原因等,一個CPU的處理能力不足時,附加的處理器能被簡單地插入到基架上而不必重新配置。郵件管理器于是依據修訂后的結構重新分配任務,因而提高了控制器的性能。
多自由度的能力 強有力的RISC處理器,多任務機制以及特殊的反演運動學軟件的集成,使得在一個多CPU的配置中,處理器具有處理多于100個軸的能力。一個CPU具有能在12 個不同的運動工作組中處理大于30 個運動坐標的能力。
增強的處理控制 控制器是把齒輪泵伺服驅動器作為第八軸來控制的(見表3)。在這種方式,不用附加的驅動控制系統由齒輪泵就可以提供噴涂機。噴槍和顏色值的觸發是非??斓?,具有高的重復度。
表3 標準控制性能數據

閃爍卡數據存儲 控制器的固件駐留在一塊閃爍卡上,閃爍卡的容量從20MB到140MB。用戶的程序也存儲在閃爍卡上,用來作為控制器的PCMCIA插槽上的DOS驅動器。這種結構考慮到了快速地裝載用戶程序的情況以及在不到兩分鐘內重載執行程序的情況,而不需要進行特殊下載處理。
在線多語言能力 用戶軟件的文本處理結構已經考慮了多語言處理能力。例如,在今天的全球市場中,一個德語的維護工程師在維護一個巴西人的裝配工廠的機器人時,應能夠在線在德語,英語,葡萄牙語文本(對懸架及硬件監視器接口)之間切換,方便地進行服務和調試。
彩色顯示懸架式操縱臺 作為第一臺噴涂機器人,EcoRC2控制器應用了一臺6英寸(15厘米)的彩色顯示懸架式操縱臺,操縱臺的評價是第一流的。該設計考慮到了要有較好的視覺效果,與單色顯示器相比減輕了視覺負擔。優化的示教功能使得用戶理解起來更容易和只需很少的用戶輸入。
開放的連接性結構 特別強調的是外部通訊??刂破髦械娜我?PL軟件界面能夠實現高層的,面向對象的連通性??刂破鬟€提供了一臺基于硬件的通訊界面主機,諸如以太網,TCP/IP、Device Net、Profibus、Interbus-S以及Canbus,非標準的通訊都可以通過PCMCIA界面來處理。
增強的0LP/RRS依從性 EcoRC2控制器提供了在Robcad平臺上具有0LP和RRS標準的完全的依從性。由于控制器的許多新功能,如齒條移動,增強的觸發器功能,以及多種的運動連接訪問程序模式,使得仿真/離線軟件包的功能得到增強。