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          基于 PC 的控制技術助力優化食品生產流程
          (時間:2022/10/21 14:59:52)

            Foodjet 采用倍; PC 的控制技術,以閃電般的速度打開和關閉其 MDL 食物 3D 打印機的噴嘴。Foodjet 的客戶可以使用它以最大精度分配和逐層沉積各種調味汁,既可給正在運動的傳送帶上的比薩餅涂上一層完美的番茄醬,也可以用糖霜給甜甜圈裝飾上季節性圖案。 

          微秒精度的調味汁定量分配
            和完美的重復定位精度 

            在處理連續產品流時,如何將番茄醬涂在比薩餅底或將大蒜醬涂在皮塔餅上?如何飛速裝飾好圣誕節或復活節餅干?總部位于荷蘭奈梅亨的 Foodjet 公司已研發出各種食物分配系統以應對上述這些挑戰,其中一款就是大型可移動沉積裝置(MDL)。
            “我們的 MDL 定量加料裝置的優點是,可以靈活地根據每個產品的尺寸和形狀調整打印圖案!盕oodjet 公司銷售和市場主管 Dirk Schindler 解釋道。例如,隨著越來越多的供應商傾向于使用手工制作比薩面餅,傳統的圓形比薩餅底正逐步被非標準圓形的餅底所取代。事實上,很多食物的形狀都不是圓形的,但這些產品仍應始終保持邊緣干凈!斑@意味著我們必須精確掃描裝配線上的每一個比薩餅座,這樣我們的打印頭就能準確地知道在哪里沉積調味汁!盌irk Schindler 指出了第一個挑戰。畢竟,確保設備產能不受影響是至關重要的。
            ▷▷▷ 裝配線上不再有不受歡迎的手工作業
            “MDL 能夠幫助客戶解決其中一個痛點問題!盌irk Schindler 強調道。盡管一些工藝流程已完全自動化,但很多情況下,仍需要有人員站在裝配線上用勺子將調味汁涂在餅底四周!斑@項工作不僅壓力很大,而且涂抹量也會不精確,會造成重量上下波動!比绻枰,Foodjet 可以很輕松地為有興趣的買家量化這個成本池。
            裝飾品的投資回報率也很難計算:裝飾品實際能貢獻多少銷售額?這真的是一種爭取更多市場份額的有效方式嗎?“可能是的!边@是 Dirk Schindler 一直以來聽到的最多的答案。
            Foodjet 注意到,這是市場目前高度關注的話題,因為已經有第一批食品制造商做出了改變,沒有人愿意、也不應該被甩在身后。因此,企業現在必須能夠根據季節調整配料,靈活地裝飾自己的產品,比如圣誕節的星星、復活節的兔子以及情人節的愛心,等等。倍; PC 的控制技術幫助 Foodjet 克服了這類技術挑戰。
            例如,為了保持比薩餅生產線高速運轉,Foodjet 的設備必須能夠以閃電般的速度確定配料模式。相機系統和分配頭之間的距離通常為 85 厘米,只有半秒鐘的時間進行所需的計算!跋鄼C必須在一幀內捕捉到比薩餅!笨刂葡到y工程師 Ed de Leur 解釋道。只有在比薩餅底被全部掃描后,才能創建圖案并計算打印頭的各個點,讓一切與正在運行中的傳送帶同步。

           
            由 AX8000 多軸伺服系統控制的 AM8800 不銹鋼伺服電機將調味汁可靠地泵送給打印頭。 

            ▷▷▷ 以微秒精度單獨控制 48 個打印頭
            第二個挑戰是需要高重復精度!拔覀儗λ欧眠M行了研究,以便能夠在最恰當的時機將所需的調味汁推過噴嘴!盓d de Leur 說道。將這些噴嘴精確控制在毫升范圍內對液滴形狀有重要影響,因此也會影響調味汁的沉積整齊程度!巴ㄟ^ MDL 中集成的倍?刂葡到y,這個精度可以達到 20 μs!盓d de Leur 說道。
            此外還須考慮打印頭的特殊布局:最多可有 48 個打印頭布署在多個平版印刷排中,并向著傳送帶的行進方向傾斜。這樣就可以通過縮短噴嘴之間的有效作用距離來提高分辨率;但前排的噴嘴必須比后排的噴嘴更早開始工作。這意味著:“我們必須單獨控制每個噴嘴,同時確保每個噴嘴分配相同份量的調味汁!盓d de Leur 解釋道。
            ▷▷▷ 用軟件功能取代機械裝置
            “我們經?吹街圃焐虝氤龈鞣N花樣,將面餅底整整齊齊地排列在傳送帶上!盌irk Schindler 透露道。而使用 MDL 就完全不需要這些工作,因為面餅的形狀和方向不再重要。在使用 Foodjet Food Designer 軟件創建配方時,只需要設置調味汁和餅底邊緣之間的距離參數。隨后,系統就可以精準地分層放置每個產品。Ed de Leur 解釋道:“對客戶來說,他們不再需要示教設備各種式樣,這是一個重大的勝利!
            如果需要,甚至是比薩和法棍也可以在傳送帶上一個接一個地隨機運行,并且仍能在上面添加配料。更重要的是,MDL 可以在掃描過程中識別出不符合規格要求的餅底,并能夠在添加配料之前將這些餅底分揀出來!斑@種控制方法已經成為我們的固定工作流程!盌irk Schindler 說道。
            MDL 系統必須實時計算出各種式樣,Ed de Leur 很清楚的一點是:“控制技術必須來自倍福。我對所有競爭對手都很熟悉,但由于我們的應用非常特殊,因而沒有幾家控制器廠家提供的產品是我們真正需要的。倍福產品不僅能夠提供足夠的算力,還可以直接在 Windows 內核上編程,這是其他 PLC 廠家根本無法提供的,就算有,價格也太貴,根本買不起!北陡:商m分公司業務拓展專員 Nikolas Eimer 補充道:“不是每個客戶都需要如此大規模地使用我們的嵌入式控制器產品。Foodjet 的工藝是速度最快的高端應用之一!
            Foodjet 公司使用了一臺搭載 Intel® CoreTM i7 四核處理器的 CX2040 嵌入式控制器,確保在 150 μs 內完成計算過程,并通過 EtherCAT 傳輸計算結果,完成最重要的實際打印任務。填充打印頭中的緩沖區可能需要更長的時間,而伺服泵的運動控制任務,Ed de Leur 估計需要 500 μs。最后,還有 HMI、安全功能和壓力測量等一些常規任務,對于這些任務,50 毫秒的周期時間就足夠了。Ed de Leur 對倍福平臺提供的自由選擇非常滿意:“倍福的 I/O 產品種類非常豐富,不僅有用于控制閥門或泵的標準端子模塊,還有一些特殊型號!
            對于 HMI,Foodjet 決定使用 C# 開發可視化應用,并在 Windows 環境下運行; PC 的控制技術的優點是,盡管對于打印頭的實時性要求很高,但應用程序可以在同一臺控制計算機上運行,這是因為 HMI 在不同的 CPU 內核上運行!盎 PC 的控制技術的另一個真正優勢是,軟件開發人員可以在同一個硬件平臺上自由運行不同的應用程序! Ed de Leur 說道。這位自動化專家對于與倍福的合作也稱贊不已:“我是一個典型的軟件工程師,喜歡直接上手并嘗試解決一些問題!庇捎诮桓吨芷诤芏,問題往往出現在交付后。因此,對于 Ed de Leur 來說,迅速獲得解決問題的辦法和支持最為重要!芭c倍福的合作在這方面也卓有成效!盓d de Leur 強調道。
            Foodjet 公司的視覺系統目前仍在使用單獨的 PC;但他們的目標是將圖像處理系統也整合到倍福平臺中,因為兩個系統之間的定時同步可能相當復雜!倍福技術已經為集成做好了準備,只是我們還沒有時間來落實!盓d de Leur 解釋道。 

            Foodjet 公司工程師 Ed de Leur 正在設置 MDL 系統!拔覀儽仨氃谧钋‘數臅r機將適量的調味汁推過數十個噴嘴。我實在想不出還有什么比基于 PC 的控制技術更適合實現這項具有挑戰性的任務! 

            ▷▷▷ 從全表面繪畫到復雜的繪圖
            “下一個邏輯步驟是將 MDL 技術也應用于食物裝飾,但這將涉及到不同的速度、分辨率和產量!盌irk Schindler 說道,這是目前面臨的挑戰。Foodjet 已經順應這一市場需求成功研發出了設備,并決定為這些設備全部配備基于 PC 的控制技術。我們的目標是針對所有行業和應用領域開發一個通用的控制平臺。
            Foodjet 還在研究通過兩套依次放置的 MDL 系統混合不同的調味汁。第一臺 MDL 用于打印番茄醬,第二臺設備用于添加意大利乳清干酪、法式白醬或橄欖油!斑@樣的效果已經很好了,”Dirk Schindler 說道,“但還有改進空間!崩,如果在依次涂抹完奶酪的餅底上再添加少量的番茄醬,就可以保證比薩餅口味的一致性;蛘呖梢詫⑴淞戏殖蓛砂,在比薩餅的一邊涂上番茄醬,將另一邊做成較辣的版本。有了 Foodjet Designer Studio 軟件和基于 PC 的控制技術,就能夠實現這些改變,滿足各種個性化需求。
            關于德國倍福(BECKHOFF)
            德國倍福自動化有限公司的總部位于德國威爾市。公司在世界各地設有分支機構,加上全球的合作伙伴,目前公司業務已遍及70多個國家和地區。
            倍福始終以基于PC的自動化新技術作為公司的發展理念,所生產的工業PC、 現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統,可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。30多年來,倍福公司的元件和系統解決方案在世界各地得到了廣泛的應用。2001年3月德國倍福在北京設立中國區第一個代表處,2007年5月德國倍福在上海成立獨資公司,并將中國區總部遷至上海。此后公司業務進入了一個快速發展時期,目前已在北京、廣州、成都、武漢、南京等全國26個大中城市設立了辦 事處。隨著倍福各種具有良好性價比的新產品、新技術不斷進入中國市場,其勇于打破傳統控制模式,傾力推廣PC控制技術的理念已被越來越多的中國用戶所接受。
            更多新聞請瀏覽:http://www.beckhoff.com.cn/cn/press/default.htm
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