Adlink Technology Inc. · TWSE:6166
Adlink Technology — Technical Presentation (April 2011)
76 slides from Adlink Technology's technical presentation, Apr 27, 2011
Slide 1: 轻松构建生产过程自动化系统
轻松构建生产过程自动化系统 ——从汽车电子检测了解凌华自动化产品解决方案 2011测控技术与计算机平台技术研讨会 2011-4-27 2011-4-27
Slide 2: 系统集成的层次
系统集成的层次 高 行业应用 系统整合，软件工程 现代控制技术 工业控制组件及其技术实现 低 2
Slide 3: 项目需求
项目需求 z 整个生产线包含汽车音响（本篇以CD为例）从PCB分割，插件，焊 锡，半成品测试，成品测试个多个工艺环节 z 整个生产线要求操作人员少于4名 z 整个生产线除了自动生产外，还要求针对成品与半成品进行视觉，听觉 功能等多项检测 z 整个生产线的各项数据要求及时上传到上层服务器，并能够从上层服务 器获得具体生产指令和项目。 z 整个产线每小时产量不小于200个（目前大部分工位每人每小时90个） 3
Slide 4: 项目需求分解
项目需求分解 z 生产线设备包含：分板机、插件机、PCB印刷机、半成品检测机、上螺 丝机、成品检测等多套自动控制系统，流水线长度较长。 z 各个机器之间都要通过传送带和机械手进行自动上下料，以最大减少人 工干预，达到减少人工与高效的效果 z 检测部分包含按键键值等IO检测，收音机，CD音质等模拟量检测，以 及LCD屏幕，按键背光等视觉检测。 z 为了和上层服务器通讯，并下载和上传相应加工信息，需要有网络通讯 和本地加工数据库的功能，不同类型产品的各个加工数据要能方便存储和 调用。 z 每个工站的处理时间不能超过18秒 4
Slide 5: 技术需求分解（1/2）
技术需求分解（1/2） z 平台技术 由于需要本地加工数据服务器，因此采用PC控制为主导的控制架构 由于现场环境和可靠性的要求，因此大量采用无风扇平台 z 运动控制技术 由于产线长度较长，因此采用分布式为主的控制架构，同时也为无风 扇平台创造可能 由于分板机，插件机，打螺丝机都存在轨迹运动，因此为减少加工时 间，要优化轨迹的运动 由于插件机，打螺丝机都存在高速起停与上升下降相配合的运动 （Pick and Place），因此为减少加工时间，要优化这样的几个主轴的 运动 由于各个机器都涉及到模具精度与来料精度的容差性，因此都需要与 视觉定位相结合，来达到高速且高精度加工的
Slide 6: 技术需求分解（2/2）
技术需求分解（2/2） z 检测技术 针对CAN总线和AI接口，作键值的检测 针对每个按键的压力反馈，作按键手感的检测 针对FM作锁频、音质信噪比、灵敏度和静音的检测 针对CD作标准输出、失真度、信噪比，分离度的检测 针对USB和AUX作类似声音的检测 针对键盘的透光和不透光丝印，作丝印质量检测 针对屏显作全亮、全暗、间隔亮、间隔暗的检测 针对屏显作LCD漏光的检测 针对组装后的屏显做LCD组装漏光检测 6
Slide 7: 平台技术？NO！适用于工业现场的平台技术
平台技术？NO！ 适用于工业现场的平台技术 7
Slide 8: 嵌入式控制器（DPAC）
嵌入式控制器（DPAC） • 体积小、集成度高 • 模块化设计 • 具有更高的稳定性和更好的实时性 8
Slide 9: DPAC 特色
DPAC 特色 • 小型化且无风扇 – 体积: 160mm * 160mm * 55mm – MTBF佳 • 高抗震与高耐冲击能力 – 控制器运行中, 耐冲击达100G与耐震达 5G, 给与控制器有稳定的表现 • 可编程的Smart UI –DPAC是定位为一个控制器平台, 让系统集成 商可以有弹性的依据应用不同而开发出适合 的使用者界面,此时DPAC可扮演为独立运作 的控制器。 9
Slide 10: DPAC 特色
DPAC 特色 • 可借助分布式扩充功能 – 高速且实时性高的现场总线 • PACwiz作为标准的编程工具 – 提供五大语言LD/IL/ST/FBD/SFC – 符合IEC61131-3规范 • 外置GPIO可作为触发信号 – 前置通用型数字I/O, 除I/O功能外, 也可扮演触发信 号, 手摇轮输入功能 10
Slide 11: DPAC 外观与特征介绍
DPAC 外观与特征介绍 • 外形&特征 计算机内核 计算机内核 1.1. AMD AMDGLX GLX800 800/ /Intel IntelCeleron CeleronMM1GHz 1GHz 2.2. DDR400 512MB (工厂默认) DDR400 512MB (工厂默认) 3.3. WinXP嵌入式的内部紧凑型2GB闪存 WinXP嵌入式的内部紧凑型2GB闪存 无风扇&导热板设计 无风扇&导热板设计(竖 (竖 4.4. SRAM SRAM1Mbit 1Mbit(电池备份) (电池备份) 直放置) 5.5. 运行温度：0-60度（GLX-800模式）； 运行温度：0-60度（GL
Slide 12: 泛用型低功耗控制器（Matrix）
泛用型低功耗控制器（Matrix） • 无风扇设计，较少的励磁干扰和粉尘 • 接口集中在前面板，方便集中布线 12
Slide 13: 什么是MXE-5000？
什么是MXE-5000？ • ADLINK首款可用于海事应用的嵌入式计算机（符合IEC-60945）（MXE- 5104） • 高性能CPU – Intel® Core™ 2 Duo P8400处理器 • 无风扇的导热板设计 –-20到70℃ (采用工业SSD时)的室内和半户外应用的运行温度 –5G的振动余量 • 丰富的I/O连通性 –4 GbE端口，6个USB 2.0端口 –9-24VDC 输入 –广泛的COM端口可选性：RS-232，RS-422，RS-485 –双显示通道：VGA和DVI-D 13
Slide 14: MXE-5000丰富的I/O
MXE-5000丰富的I/O 6 USB和双显示通道 丰富的COM端口 / 支持GbE 14
Slide 15: Control Center MXE-5000
Lc” Control Center r MxXE-5000 Traffic lights ADLINK /. At ADLINK, We CARE , TECHNOLOGY ING.
Slide 16: IBA FLA? NO!
IBA FLA? NO! FRAG a HIS PS EAN TECHNOLOGY INC.
Slide 17: 难点一
难点一 ¾ 在现场尽可能多的采用无风扇平台，以提高整个系统 的稳定性 实际问题： z 设备的运动控制轴多且分布比较散 z 不同设备对运动控制的轴数与技术要求不同 z 不同设备对于IO的点数与类型要求不同 z 对于系统平台的插槽数量要求不同 17
Slide 18: 分布式控制解决方案结构
分布式控制解决方案结构 PACWiz PLC RTE Data Exchange Visualization PACWiz AC PACWiz MC Automation PLC Configurator RTE PACWiz DE I/O Motion Control PACWiz Vis 18
Slide 19: 凌华 PAC方案
凌华 PAC方案 • –ADLINK PAC 解决方案 提拱分布式架构的控制器与配套软件PACwiz – 成为工业自动化平台(IAP)开发的利器 PACWiz IDE PACWiz PACWiz PLC RTE AC PACWiz PACWiz MC DE 19
Slide 20: 分布式运动控制器
分布式运动控制器 • 通过实时性高的现场总线实现分布式I/O与运动控制 特色 特色 1. 1. 使用以太网络线材节省线材成本 使用以太网络线材节省线材成本 2. 2. 11 ms扫描更新2016个数字I/O ms扫描更新2016个数字I/O 3. 丰富的运动解决方案 3. 丰富的运动解决方案 MNET-J3 MNET-S23 MNET-MIA DPAC-3000 series Motionnet Slave Series Control4-Axis Motion Multiple DI/O Input with pulse stretcher AI/O HSL Slave Series 20
Slide 21: 运动控制模块的功能比较
运动控制模块的功能比较 • Motionnet的运动解决方案 差异之处 MNET modules MNET-4XMO 产品照片 模块的可控制轴数 1 4 在现场总线上的总轴数 64 60 安装方式 直接插入伺服电机 转接线插入伺服电机 点对点运动 Yes Yes 速度模式 Yes Yes 原点回零 Yes, 13 模式 Yes, 13 模式 高速触发控制 Yes Yes 丝杆的背隙补偿 Yes Yes 插补运动 (直线 / 圆弧) No Yes 多轴同动同停 No Yes 点矩阵管理 No Yes 21
Slide 22: 难点二
难点二 ¾ 对定位好的工件的轮廓进行连续轨迹描述 实际问题： z 轮廓轨迹移动速度要求快速 z 轮廓轨迹的形状多种多样 22
Slide 23: 凌华运动控制解决方案
凌华运动控制解决方案 z 采用连续运动,以提高运动速度（运动过程中不改 变运动轴） z 采用多轴运动的插补（补间）运动 z 采用预先设定的连续运动的点轨迹表来表述复杂 的曲线 23
Slide 24: 插补运动（一）
插补运动（一） ¾ 直线插补 P1(X1,Y1,Z1) Y-Axis ΔY P0(X0,Y0,Z0) ΔX X-Axis ΔZ Z-Axis 24
Slide 25: 插补运动（二）
插补运动（二） ¾ 圆弧插补 Y (1800,600) X (0,0) Center (1000,0) 25
Slide 26: 插补运动（三）
插补运动（三） ¾ 螺旋插补 Z Ex, Ey Pitch Cx, Cy Y CCW or CW Direction X 26
Slide 27: Mehea (=)
Mehea (=) PHT ORL GHB) cutting wheel A i | cutting line (circle) In glass cutting machines; cutting whee! must turn when draw circle or arc. So ; while circle interpolation (x,y) , axis U (cutting wheel angle) must be perpendicular to center point of circle. we must use (x,y,u) interpolation. 27 A A
Slide 28: 插补运动（四）
插补运动（四） ¾ 连续差补解决方案 Y (1000,1000) (2100,1000) (3) Dist = 1000 (2500,600) Velocity = 1000 pps (0,0) X (1) R = 500 (2500,-600) (2) (1000,-1000) (2100,-1000) Dist = 1000 28
Slide 29: 插补运动（四）连续差补实际应用（分板机）
插补运动（四） ¾连续差补实际应用（分板机） 29
Slide 30: 难点三
难点三 ¾ 在切削时针对不同的切削轨迹和部位，应该用不 同的切削速度 实际问题： z 为进一步提高产线的生产速度,在运动过程中可能需要改变 工件速度,但在加减速过程中,并不希望控制轴停止。 30
Slide 31: 凌华运动控制解决方案
凌华运动控制解决方案 在线改变速度： 凌华的中高阶轴控卡或者模块都可以提供在线速度升降的函式控制, 升 降速的过程当中也可以自由选择是以T-curve或是S-curve较平滑方式 来在线改变速度 T-curve S-curve 31
Slide 32: TJS CaP) Mate
TJS 2 CaP) Mate 2nd speed /| At ADLINK, We CARE TECHNOLOGY INC.
Slide 33: 应用 - 分板机
应用 - 分板机 33
Slide 34: 难点四
难点四 拧螺丝机需要高速将30颗螺丝拧入固定位 实际问题： z 在拧入的过程当中, 必须控制旋转轴的扭力力矩，以配合工件材质和 厚度,不至于没拧紧螺丝或者弄伤工件表面. z 在拧入的过程当中, 必须依照工件表面的第三维形态来在线控制螺丝 刀的高低, 使其避开工件的凸起. z 在轨迹描述的过程中, 产能必须要提升到一定速度, 若只是传统地利 用操作系统对于轴运动的位置作采集和反馈, 无法达到高速度的要求 34
Slide 35: 板载DSP
板载DSP ¾ 解决方案： 含有DSP的运动控制卡可以在非常短的时间内感应到系统位置的 变化，并依据其运动特性作出实时调整 Digital Signal Processor 35
Slide 36: 实际应用
实际应用 高速取放动作 力矩控制 动态补偿运动 轴 (由预设轨迹动态控制) 轴 基板 高速取放动作 高速取放动作 动态补偿运动 动态补偿运动 36
Slide 37: Gantry Automation
Sebn kA Gantry Automation Moving Stage (Xo-Master) Line Sensor Array Moving Stage (X1-Siave) Dispensing Robot Gtess or Color Filter TFT/LCD Laser Cutting TFT/LCD AO! Machine 37 /. At ADLINK, We CARE , TECHNOLOGY ING.
Slide 38: KEM? NO!
KEM? NO! EL RT RT RA RLM AN TECHNOLOGY INC.
Slide 39: — = = a => = 1} /\ At ADLINK, We CARE
— = = a => = 1} /\ At ADLINK, We CARE
Slide 40: 数据采集卡的应用概观
数据采集卡的应用概观 20~24Bit 1Hz~300KHz ★称重传感器 ★振动测试 High Resolution ★电阻应变器 ★声波采集 . ★扭力计 . . . . . . . 20Bit 12~16Bit 100KHz~20MHz 8~16Bit 20MHz~ GHz General Purpose High Speed 分辨率 ★温度采集 ★无线通讯 ★湿度采集 ★雷达 ★流量侦测 ★声纳 ★气压侦测 ★超声检测. . . . . . . . 40 采集速度 20M Sample/sec
Slide 41: 压力检测方法
压力检测方法 应用运动控制产生力(步进马达、伺服电机、直线电机) 用编码器(线性编码器)量测实际位移 用传感器(压力传感器)量测力 41
Slide 42: 压力传感器
压力传感器 将力的变化转化为电阻的变化 构造一个有四个电阻组成的桥路 压力传感器灵敏度单位: mV/V (毫伏每伏） 一个 4-mV/V 压力传感器用10-V 激励, 将在电压输出端产生 40mV 的电压变化. 激励电压与输出灵敏度将决定满载时输出电压 42
Slide 43: 关键规格
关键规格 ★ 压力传感器测量 高分辨率: 24bit 噪声: < 100nV 采集速度: 50 ~ 200, up to 4K Sample/s count 稳定度: < 5PPM drift ( 200000 ) 2011-5-4 43
Slide 44: 专用术语
专用术语 - 何谓“Count”？ 描述最小显性变化率的单位 能被测量系统所探测到的 一个稳定可读的数值. 如果一个压力传感器指标为 1,000,000 counts, 那么它可以解析满刻度的 百万分之一 等同于2吨物体对应2克精度 44
Slide 45: 热偶效应
热偶效应 传统架构的困境 导线电阻 - 杂讯与漂移 热噪声 半导体噪声 射频干扰噪声 电阻温漂 RFI Noise Total Noise ~ ~ 650nV Thermal Couple Effect Thermal Noise Semiconductor Noise 300nV 25nV × N Lead Resistance Temperature drift 1°C 6.5nV Resistor TC Mismatch Signal frequency=40~0Hz 12.5nV x N 45
Slide 46: 凌华科技的解决方案
凌华科技的解决方案 传统架构 减少半导体噪声, 热噪声和热偶效应. 消除导线电阻影响 减少射频干扰噪声 采用跟踪电阻网络 减少半导体噪声 46
Slide 47: 传统架构 VS 凌华科技的解决方案
传统架构 VS 凌华科技的解决方案 - 直流性能 传统架构 凌华科技的解决方案 Histogram Histogram Auto -zero o n, 30-sec d uration Auto -zero Off, 30-sec d uration Linearity Tested by Rice Lake Transducer Simulator 4, which linearity is 200ppm (typical), 500ppm (max.) 350 700 150.0 300 600 Occurance 100.0 Deviation from Ideal (ppm) Occu
Slide 48: 凌华科技PCI-9524
凌华科技PCI-9524 - 完全针对高精度低电压设计的数据采集卡 • PCI-9524 – 基于传感器测量的应力变化测量计 • 4 个传感器输入通道 • 激励电压支持直流 2.5到10 伏 • 24位内部 A/D 分辨率 PCI-9524 • 单通道支持最大 30KS/秒的采样率 • 多通道支持最大 4KS/秒的采样率 • 支持 1.0 到 4.0 mV/V的灵敏度 • 在激活remote sense和自动清零的模式下精度最大可达 1/200000 – 通用模拟量输入 • 24位内部 A/D 分辨率 • 电压输入范围支持±10V, ±5V, ±2.5V, ±1.25V • 4路差分输入 •
Slide 49: 凌华科技PCI-9524
凌华科技PCI-9524 - 完全针对高精度低电压设计的数据采集卡 – 模拟输出 • 16-bit 内部 D/A 分辨率 • +/- 10V 输出范围 • 2 个模拟量输出通道 • 最大 5KS/秒刷新频率 • 5 mA 驱动能力 – 运动控制 • 3轴 • OUT/DIR, CW/CCW 两种脉冲输入方式可选 • 最大 500K的脉冲输入频率 • 针对增量式编码器的24-bit 加减计数器 – 数字IO 6通道光电隔离数字输入和6通道集电极开路达林顿管输出 49
Slide 50: PCI-9524 100% Fit MTS
PCI-9524 100% Fit MTS ADLink PCI-9524 •Load Cell 高精度传感器输 步进 •Torque Transducer 入 运动控制 •Pressure Transducer 伺服 24位模拟量输 开关控制 LVDT 入 光隔DIO 开关传感器 AB相编码器 16位模拟量输 电压输出 AB相编码 器 出 50
Slide 51: Bea
Bea /. At ADLINK, We CARE , TECHNOLOGY ING.
Slide 52: PCI-9527
PCI-9527 • PCI-9527是一款专门为动态信号采集和产生而设计的 24位高精度数据采集卡 52
Slide 53: PCI-9527规格
PCI-9527规格 • 24位 Sigma-Delta 模/数转换器 & 数/模转换器 • 2通道同步模拟量采集 – 432KS/s最大采样率，支持软件编程设置 – 可编程输入范围，±40V、± 10V、±3.16V、±1V、±0.316V – 软件可选交流或直流耦合输入 – 支持差分或伪差分输入 – 每个模拟量输入通道均支持IEPE输出功能，用户可以直接将IEPE 传感器接到相应的模拟量输入通道使用 • 2通道同步模拟量输出 – 最高可达216KS/s更新率 – 可编程输出范围，±10V、± 1V、±0.1V – 支持差分或伪差分输出 • 触发源：软件出发、外部数字触发、模拟触发 • 模拟
Slide 54: 特性展示 - 24bit Sigma-Delta
特性展示 - 24bit Sigma-Delta 模数转换 & 数模转换 假设模拟量输入范围为+/-10V 10 8 6 16位 4 2 0 -2 -4 -6 24位 -8 -10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 x 10 ● 对于16位模数转换器1 LSB = 305uV ●对于24位模数转换器1 LSB = 1.19uV 垂直分辨率是16位模数转换器的256倍！ z 更高的垂直分辨率，更好的动态范围 z 过采样 +噪声修正 Æ 特别的架构设计消除了高带宽噪声 54
Slide 55: 特性展示 - 最高可达432KS/s采样率
特性展示 - 最高可达432KS/s采样率 ●待采样的原始信号 时间分辨率是一般动态信号分析模块所常用 的采样率200KS/s 的两倍多 z 更高的采样率，更高的时间分辨率 ●以200KS/s速度采样 z 适合于多样的应用 数/模、模/数 转换时钟均采用DDS技术 ●以432KS/s速度采样 z 从1KS/s ~ 432KS/s可实现每次 454uS/s的步进 55
Slide 56: 特性展示 - 灵活的模拟量输入 & 输出范围
特性展示 - 灵活的模拟量输入 & 输出范围 ±40V +40V ±10V +10V ±3.16V +3.16V ±1V ±0.316V -3.16V -10V -40V 5个可调输入范围 3个可调输出范围 灵活多样的可调输入范围使其适合多种应用 56
Slide 57: 应用 - 音频IC测试
应用 - 音频IC测试 • D-类 功放质量测试 信号分析 – THD+N, SNR… 测试波形 1KHz正弦波形 57
Slide 58: 应用 - 多媒体设备音频质量测试
应用 - 多媒体设备音频质量测试 音频质量 SNR, THD+N, 频率 响应 多媒体设备 音频激励 58
Slide 59: ALA - BRA RRA S wa
ALA - BRA RRA S wa a vets ETE PABE I JMNM HALE SEMEN MH Met ele MHD t Mb HY di WOH Hg ff i rath iis /\ At ADLINK, We CARE KAT EBL —_ ford. explorer_190_moh_0°_optimized_mirror_bis (2250 > 2386 Hz) (12500 ADLINK TECHNOLOGY INC. .
Slide 60: 应用 – 发动机状态监测
应用 – 发动机状态监测 回转机械 (马达,涡轮…) 加速器 麦克风 数据传输和分 析 60 PCI-9527
Slide 61: e ABE
e ABE @ AR AbHE ral iss th > xt > ADLINK At ADLINK, We CARE TECHNOLOGY ING.
Slide 62: 图像处理的基本步骤
图像处理的基本步骤 高 特征提取 特征值 图像分割 点、线、区域… 预处理 增强的图像/像素 原始图像/像素 低 62
Slide 63: 定位——标准模板匹配
定位——标准模板匹配 图像处理软件模块——EasyMatch 通过学习模板寻找物体 z 典型应用：视觉对位、寻找物体等 63
Slide 64: 定位——标准模板匹配
定位——标准模板匹配 基本原理 – 两个步骤 z 学习 寻找 z 寻找 学习 模板图 模板＝有唯一特征的物体图像 图像 64
Slide 65: 屏幕瑕疵检测——斑点分析
屏幕瑕疵检测——斑点分析 图像处理软件模块——EasyObject 联通区域的几何特征分析 广泛应用于缺陷检验，物体定位、辨识等 65
Slide 66: 分析步骤（1/3）
分析步骤（1/3） 图像分割 •将感兴趣区域从背景中分割出来 •单门限/双门限分割 •固定门限选取/自动门限选取 66
Slide 67: 分析步骤（2/3）
分析步骤（2/3） 标记联通区域 z 将相连的像素组成相连区域，并给每一块相连区域分配 唯一的标记 67
Slide 68: 分析步骤（3/3）
分析步骤（3/3） 特征提取 z 计算联通区域的几何特征 68
Slide 69: 键盘丝印检测——光学标记检验
键盘丝印检测——光学标记检验 图像处理软件模块——EasyOCV EasyOCV通过自动学习标准模板，并调节质量标准参数设置，最后 依靠灰度分析，来在线检验标记的质量。EasyOCV可检验的标记质 量包括：模糊、位移、变形、多/少笔画、丢字、多字以及对比度差等 问题 典型应用：印刷品字符、标记的检验，PCB检验，LCD检验，IC标记 检验以及产品分类效验 69
Slide 70: 键盘丝印检测——光学标记检验
键盘丝印检测——光学标记检验 基本原理 – 两个步骤 z 学习 z 检验 70
Slide 71: 检验步骤（一）
检验步骤（一） 第一步骤 ¾ 学习 z 二值化 z 分割 z 连通器 z 确立分析对象 71
Slide 72: Text
pray RR C=) Mi Texts results Learn | Inspect Parameters and results | Advanced | Selected texts Quality | Statistic Tolerance Shift (From ROI) Text Overview Position Selected characters Position Quality | Quality Contras’ | Characters Overview Template 0.47 Sample 0.47 Diagnostic: Character & LBs re
Slide 73: 检验步骤（二）
检验步骤（二） 第二步骤 ¾ 检验 Characters 73
Slide 74: 视觉产品配置
视觉产品配置 项目 建议产品 光源 定制白色LED DOME型光源 镜头 施耐德35mmCCTV镜头 相机 STC-CLC500A 图像采集卡 GrabLink Quickpack CFA 或PCIe-CPL64 图像处理软件 EasyMatch + EasyObject + EasyOCV 相机工作模式 P30RG 74
Slide 75: /\ At ADLINK, We CARE
eT /\ At ADLINK, We CARE ae) Tat orn ror Series] TECHNOLOGY INC. .
Slide 76: Paul Feng
冯小波 Paul Feng 产品工程师 paul.feng@adlinktech.com
ADLINK Technology — Technical Presentation (April 2011) on 6ix