新時(shí)達(dá)運(yùn)控產(chǎn)品易用性技術(shù)的研究與實(shí)踐
發(fā)布時(shí)間:
2021-01-08 16:51
“2021中國(guó)運(yùn)動(dòng)控制/直驅(qū)產(chǎn)業(yè)高峰論壇”于2020年12月17日在深圳隆重召開,五百多位業(yè)內(nèi)人士匯聚一堂,共謀行業(yè)發(fā)展大計(jì)。
新時(shí)達(dá)中央研究院王科博士
在分論壇運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)篇,新時(shí)達(dá)中央研究院王科博士以《運(yùn)控產(chǎn)品易用性技術(shù)的研究與實(shí)踐》為題發(fā)表演講。通過(guò)智能化、數(shù)字孿生、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)維和易操作性等,分享了關(guān)于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的一些感受。以下內(nèi)容根據(jù)演講整理。
在工業(yè)品商業(yè)化的模式下,易用性成為新的核心競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn),而在當(dāng)前的智能制造背景下,易用性有了更多不一樣的解釋。比如說(shuō)智能化,產(chǎn)品是否免調(diào)試,環(huán)境的適應(yīng)性,以及數(shù)字孿生。那么我們?cè)趺慈セ诖颂岣咭子眯??例如:免編程機(jī)器人、模型仿真,以及可視化、網(wǎng)絡(luò)化操作,以及運(yùn)維,基于預(yù)測(cè)的維護(hù)。
1. 智能化免調(diào)試
智能和免調(diào)試技術(shù)是一個(gè)綜合性技術(shù),它涉及到伺服各個(gè)環(huán)節(jié),比如說(shuō)電流環(huán),和它相關(guān)的有硬件電流環(huán),比如FPGA硬件電流環(huán),還有本體參數(shù)的辨識(shí),硬件結(jié)構(gòu)的辨識(shí),以及對(duì)電流的預(yù)測(cè)。在速度環(huán)上,有在線辨識(shí)、轉(zhuǎn)速脈動(dòng)抑制,還有自適應(yīng)在線機(jī)械諧振抑制技術(shù)、速度觀測(cè)等,其中V型抑振是我們獨(dú)有的技術(shù)。摩擦阻尼辨識(shí),過(guò)象限凸起抑制技術(shù),也是我們的高級(jí)技術(shù),其中一鍵式的參數(shù)整定,不同環(huán)境下模塊算法的自動(dòng)投切,同時(shí)也支持第三方電機(jī)。振動(dòng)是復(fù)雜的,有末端振動(dòng),機(jī)械諧振,還有本身自有的相互影響振動(dòng),我們這些技術(shù)都用在了新一代產(chǎn)品上。
智能復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)。我國(guó)現(xiàn)在做的是替換人工,機(jī)器視覺(jué)是未來(lái)的大趨勢(shì)。傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)已無(wú)法適應(yīng)各種各樣的復(fù)雜環(huán)境,這里需要我們的AI算法。比如說(shuō)調(diào)料包堆在一起,無(wú)法分開。視覺(jué)AI算法,例如現(xiàn)在比較成熟的LeNet-5算法,這個(gè)算法分兩到三級(jí)的卷積,深入學(xué)習(xí),層層篩選,然后全連接,最后形成一套訓(xùn)練的模型。
整個(gè)過(guò)程和我們平時(shí)的訓(xùn)練過(guò)程是一樣的,這個(gè)實(shí)驗(yàn)比我們想象的要短一些。我們拿200張圖片訓(xùn)練出來(lái),再來(lái)驗(yàn)證,識(shí)別時(shí)間小于1毫秒,這意味著我們?cè)诤芏鄨?chǎng)合可以用的。過(guò)去我們覺(jué)得AI算法時(shí)間比較長(zhǎng),這取決于把訓(xùn)練模型和執(zhí)行模型混在一起了,執(zhí)行的時(shí)候沒(méi)有那么慢。另外,在易用性上,我們可在很多的操作加入了聲控,對(duì)人的識(shí)別,以及手勢(shì)識(shí)別,這都是對(duì)人機(jī)交互的一個(gè)升級(jí)。聲控也是相對(duì)成熟的一個(gè)算法,它就是做了一些卷積和時(shí)間序列的處理。
基于預(yù)測(cè)性的維護(hù)。首先是一些關(guān)鍵零配件的模型,這會(huì)建立在對(duì)減速機(jī)、電機(jī)等設(shè)備的理解,對(duì)電流、速度結(jié)合在一起做一些模型。然后結(jié)合大數(shù)據(jù),提供壽命預(yù)測(cè)。
2. 數(shù)字孿生
我們的優(yōu)勢(shì)在于采用很多的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)上,而matlab難以在單片機(jī)上運(yùn)行。模型怎么建?這里有很多的方式,一種叫正向模型,圖中是典型的電機(jī)的公式,可以用來(lái)建模,它集成在我們公司的伺服里。在控制器端也有一些高級(jí)伺服仿真,比如怎么仿真它的擾動(dòng)和故障。
3. 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)維
對(duì)我們來(lái)說(shuō),主要是提供一些零配件,怎么去接入云端?現(xiàn)在提倡邊緣控制器結(jié)合使用,什么叫邊緣控制器?不僅僅是把數(shù)據(jù)收上來(lái),邊緣更多是強(qiáng)調(diào)在云端的協(xié)同,以及和其他邊緣層的協(xié)同。這種控制器也是一個(gè)新概念,只要把實(shí)性和非實(shí)性區(qū)分好,也不是難事。實(shí)時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)上,TSN是重要的第三方標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,是未來(lái)重要的選擇技術(shù);上層網(wǎng)絡(luò)上還有一些更開放的,比如說(shuō)OPC UA。而OPC UA TSN則是重要的跨OT、跨自動(dòng)化實(shí)時(shí)領(lǐng)域的技術(shù)。我們有特別多的云,阿里云、騰訊云、華為云,我們有統(tǒng)一的架構(gòu)去接入云端。下圖是我們可提供的軟件,比如云端的調(diào)試,跨平臺(tái)的UI現(xiàn)在比較多,手機(jī)、電腦,我們也推出了調(diào)試伺服的軟件,包括云端固件的升級(jí)。
哪些控制器有這些功能?這里集合了新時(shí)達(dá)和眾為興的控制器,在PLC和工控制機(jī)都有云端邊緣計(jì)算功能,最上層是STEP Automation Studio,提供了可視化組態(tài)的工具、二次開發(fā)工具以及對(duì)云端配置聯(lián)網(wǎng)的工具。
4. 易操作性
關(guān)于易操作性,怎么單手操作?我們專門做了不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)確保安全性和又安全可靠,端子旁邊帶LED燈的方法來(lái)解決。
在PLC的基礎(chǔ)上,我們提供中文編程,這是很有應(yīng)用的編程方式;也提供基于CAM的系統(tǒng)免編程,還有工程向?qū)У?。如果客戶要做一個(gè)的應(yīng)用,可以通過(guò)工程向?qū)е苯由梢粋€(gè)機(jī)器人、或運(yùn)動(dòng)控制、或PLC等項(xiàng)目,然后通過(guò)可視化編程組態(tài)配置,最后通過(guò)我們提供的面向服務(wù)的架構(gòu)與接口完成自己的應(yīng)用項(xiàng)目。面向服務(wù)的架構(gòu)與接口,這對(duì)我們工業(yè)來(lái)說(shuō)應(yīng)用的還不多,就是怎么讓我們的功能變得服務(wù)化,我們有一套做維護(hù)的后臺(tái)在那里放著,比如說(shuō)我們的報(bào)警系統(tǒng)。
在深耕行業(yè)應(yīng)用上,針對(duì)用戶的使用,提供的工業(yè)技術(shù)越多,用戶用起來(lái)就更方便,我們做了一些工藝包,方便用戶的集成工作。
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