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(yùn)動控制、機(jī)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(qiáng)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(bǔ)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(jī)和第一臺高效履帶式全自動軟膠囊干燥機(jī)。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(jī)展覽會展出后，引起了廣泛的關(guān)注。

TwinCAT 平臺集成機(jī)器視覺功能

TwinCAT Vision 將機(jī)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(jìn)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(jī)器視覺程序與 PLC 邏輯控制程序都運(yùn)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(jī)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(jī)器視覺操作與 PLC 人機(jī)交互集成在統(tǒng)一的 HMI 中

傳統(tǒng)的機(jī)器視覺有一個獨立于 PLC 的控制系統(tǒng)，為了操作方便，機(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(yùn)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(jī)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(kuò)展，TwinCAT Vision 必將越來越多地應(yīng)用于各種機(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)