質(zhì)量控制系統(tǒng)的一體化水平邁向新高度

 　　TwinCAT Vision 助力軟膠囊檢測設(shè)備的性能優(yōu)化與升級

  質(zhì)量控制系統(tǒng)的一體化水平邁向新高度

鑫航成從事開發(fā)高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)藥加工設(shè)備已有 30 多年的歷史，他們開發(fā)的最新一代軟膠囊檢測設(shè)備采用了倍福基于 PC 的控制技術(shù)和 TwinCAT 3 軟件平臺，將 PLC、運動控制、機器視覺和 HMI 功能集成在一個統(tǒng)一的、結(jié)構(gòu)精簡的控制平臺中。

中國擁有利用中草藥及其它天然成分手工制作藥品的悠久歷史傳統(tǒng)，而北京鑫航成科技發(fā)展有限公司(簡稱鑫航成)始終致力于在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)之間架起一座橋梁，不斷努力研發(fā)高品質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)藥加工設(shè)備，生產(chǎn)出更高質(zhì)量的藥品。鑫航成公司總部位于河北省廊坊市，他們憑借創(chuàng)新的技術(shù)和解決方案，在軟膠囊醫(yī)藥設(shè)備領(lǐng)域擁有很強的競爭力。

軟膠囊指通過不同的工序填充、封包一定量的液體原料藥物而制成的一種膠囊劑，它總是通過同一個固定的步驟，將重要的藥物成分(如維生素溶液)安全地封裝于藥用明膠制成的軟質(zhì)囊殼中。軟膠囊劑的使用和攝入方便，深受藥品、化妝品和營養(yǎng)補充劑市場青睞。最終檢驗確保最后成品的外觀色澤一致、圓整均勻，并剔除有氣泡或表面有顆粒雜質(zhì)的瑕疵品。

鑫航成成功研制了國內(nèi)第一臺全自動高速軟膠囊機和第一臺高效履帶式全自動軟膠囊干燥機。鑫航成始終堅持“精益求精，創(chuàng)新無限”的企業(yè)宗旨，特別關(guān)注新技術(shù)和革新技術(shù)的應(yīng)用。從 2015 年開始，鑫航成引入倍福基于 PC 的控制技術(shù)和 TwinCAT 3 自動化軟件作為主要的控制平臺。2020 年，鑫航成率先在軟膠囊檢測行業(yè)中采用倍福的 TwinCAT Vision 功能，推出了高度集成化的控制解決方案。

最新一代軟膠囊檢測設(shè)備采用倍福軟件平臺，將 TwinCAT HMI、TwinCAT PLC 和 TwinCAT Vision 等所有功能無縫集成在一個統(tǒng)一的平臺中，極大地簡化了控制架構(gòu)，提高了設(shè)備的一體化程度。該控制方案具有結(jié)構(gòu)簡潔、智能化程度高、速度快、精度高的特點，在 2021 年全國藥機展覽會展出后，引起了廣泛的關(guān)注。

TwinCAT 平臺集成機器視覺功能

TwinCAT Vision 將機器視覺功能集成在 Runtime 中執(zhí)行。在同一個開發(fā)平臺上對圖像處理和邏輯控制功能進行編程，確保任務(wù)周期與圖像處理代碼的固定刷新時間一致。此外，所選擇的硬件平臺滿足了由此產(chǎn)生的控制節(jié)拍需求。在這個項目中，一臺搭載 Intel® Xeon® 處理器(12 核)并配備獨立顯卡的 CX2072 嵌入式控制器為實現(xiàn)數(shù)據(jù)密集型圖像處理應(yīng)用等所有功能提供了充足的計算能力。

由于機器視覺程序與 PLC 邏輯控制程序都運行在同一個軟件平臺中，因此，不需要額外的通信時間開銷。所有任務(wù)在 TwinCAT Runtime 實時環(huán)境中的無縫交互確保設(shè)備的圖像處理和分揀功能之間不會出現(xiàn)任何通信延遲，大幅提升了系統(tǒng)的吞吐量。

軟膠囊檢測設(shè)備的機器視覺功能涉及到對軟膠囊產(chǎn)品的異色、異形、黑點、氣泡等瑕疵的檢測判斷。TwinCAT 視覺庫提供了對于圖像預(yù)處理、顏色區(qū)分、外觀輪廓分析、斑點檢測等功能，可以很好地滿足軟膠囊檢測設(shè)備的需求。通過開放式模板還能針對客戶應(yīng)用開發(fā)單獨的圖像處理功能。

機器視覺操作與 PLC 人機交互集成在統(tǒng)一的 HMI 中

傳統(tǒng)的機器視覺有一個獨立于 PLC 的控制系統(tǒng)，為了操作方便，機器視覺通常會有一個操作界面，因此，需要兩臺獨立的 HMI 來同時操作機器視覺系統(tǒng)和 PLC 控制器，這必然帶來了操作上的不便。

另一方面，通過 TwinCAT HMI 能夠?qū)⒓傻?PLC 和圖像處理功能的可視化整合到同一個用戶界面中，進一步簡化了開發(fā)過程。同時，由于設(shè)備不再需要配備兩個獨立的控制平臺和兩臺顯示設(shè)備，進一步降低了硬件成本。該項目中使用的是操作非常便利的倍福 CP2919 多點觸控控制面板。

總結(jié)

TwinCAT Vision 圖像處理解決方案有別于傳統(tǒng)的機器視覺解決方案，它可以與 PLC 和 HMI 功能完美結(jié)合在一起。一體化的設(shè)計可以極大地簡化系統(tǒng)架構(gòu)，為客戶提供更為簡潔靈活的解決方案。運行在 TwinCAT Runtime 中的視覺代碼可與 PLC 直接交互數(shù)據(jù)，無通信延遲，從而有效地利用控制器的資源，提高控制系統(tǒng)的節(jié)拍。TwinCAT Vision 以普通電氣工程師熟悉的編程語言處理常見的視覺需求，顯著減少了機器視覺功能的開發(fā)工作量，編程工作也不再需要由圖像處理工程師完成。

硬件成本的節(jié)約和開發(fā)工作的簡化，使得鑫航成能夠向制藥企業(yè)提供價格具有競爭力的高端高速檢測解決方案。

隨著 PC 技術(shù)的不斷發(fā)展，倍福 PC 控制器性能的提高以及更多新的視覺功能的擴展，TwinCAT Vision 必將越來越多地應(yīng)用于各種機器視覺場景中。
 

　　更多信息：

　　www.beckhoff.com.cn/twincat-vision

　　圖片譯文

鑫航成實施的檢測解決方案能夠可靠地識別軟膠囊成品瑕疵，確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品無瑕疵

一臺性能強大的 CX2072 嵌入式控制器用作鑫航成開發(fā)的高速軟膠囊檢測機的一體化控制平臺

通過 TwinCAT Vision 和 TwinCAT HMI 實現(xiàn)的高度集成化的軟膠囊檢測機