精彩案例 | 基于 PC 的机器人控制与驱动解决方案

卓越的表面光洁度是高质量部件的标志性特征。在批量生产中，确保每一个部件都能始终如一地保存这样高标准的表面光洁度，成为了很多制造商面临的巨大挑战。为了应对这一挑战，意大利 Lesta srl 公司成功研发出了创新的喷涂机器人。这些机器人配备了倍福基于 PC 的控制技术，实现了灵活的自动化操作，可以轻松应对各种复杂多变的喷涂任务，在优化表面处理工艺方面发挥了举足轻重的作用。

Lesta 公司成立于 2010 年，总部位于米兰附近的达伊拉戈，是一家专业的工业机器人喷涂系统制造商。目前，Lesta 公司已部署约 700 台高效运行的机器人，广泛服务于各个行业领域。公司自动化部门主管 Fabio Ferrario 指出：“我们的业务持续增长，每年都会推出约 100 套新系统，满足多样化的行业需求。” 其应用范围极其广泛，涵盖了从金属、木材、塑料、玻璃到陶瓷等各类材料的生产，同时还适用于纺织和食品工业等应用领域。为了满足不同目标市场的需求，Lesta 公司精心设计了多种机器人型号，其中包括已获得 ATEX 和 UL 防爆认证的型号。

Lesta 还成功研发出了自学习人形机器人系列，比如 Lebot MV A5 和 MV A6 这两款旗舰产品。这些型号能够实时记录之前所有轴在手动操作下的运动轨迹，然后在自动模式下精确重现这些运动。在电机关闭以确保安全操作的前提下，喷涂机器人通过几乎无阻力且轻若无物的气动补偿系统实现机械手臂的灵活运动。由于气动重量补偿系统在机器人工作期间始终保持激活状态，因此电机只需施加极小的力即可驱动手臂。从而显著降低了电机所需的功率，减小了电机尺寸，并极大地减轻了机械手臂在运动过程中的负荷，从而提升了机器人的整体动态性能。

基于 PC 的控制技术彰显了独特优势

我们在机械行业一直拥有良好的口碑和声誉，但真正让我们脱颖而出的是我们基于 PC 的控制系统所展现出的无与伦比的卓越性能。

—— Fabio Ferrario

Fabio Ferrario 认为，公司持续强劲的增长态势清楚地说明了市场对于 Lesta 机器人产品的高度认可。Lesta 依赖 TwinCAT 3 开发自动化和控制应用。TwinCAT 3 具有高灵活性和开放性，并且可与倍福的多款产品系列结合使用，在实际应用中展现出众多优势。

其中一个显著优势在于，Lesta 能够充分利用 TwinCAT 软件库资源，并将其自身的专业知识与 TwinCAT 软件的各个功能相结合，包括机器人轴的插补运动。“TwinCAT 3 为我们提供了强大的平台，让我们能够依托倍福丰富的产品系列构建一个高效且高性能的自动化系统，并且允许我们随时根据具体的应用需求使用第三方组件或附加算法进行扩展。”Fabio Ferrario 表示。

像真正的画家般动作流畅

针对不同的应用需求，Lesta 机器人可以有五到十几个插补轴。Fabio Ferrario 解释道：“挑战在于如何让机器人完美地复制画家平滑流畅的动作。”然而，要在工件上实现均匀的表面涂层不仅仅需要精确定位。这就是为什么 Lesta 的工程师和技术人员选择采用 TwinCAT 3 PLC/NC PTP(TC1250) 和 TwinCAT NC Camming(TF5050) 功能组件，以最优方式复现画家动作的根本原因。人形机器人的手动教学功能也集成在 TwinCAT 平台中，而安全功能则通过 TwinSAFE 实现。Lesta 使用微软的 .Net 框架构建其可视化界面。HMI 应用程序与控制任务在同一台计算机(一台搭载 Intel Atom® 四核处理器的 CX5140 嵌入式控制器)上并行运行。可视化和控制应用程序通过 ADS 协议连接，而在 HMI 硬件方面，采用的则是适合控制柜安装的 CP2915 多点触控控制面板。

　Lesta 使用适合控制柜安装的 CP2915 多点触控控制面板来控制喷涂系统

Lesta 精心选用 AX8000 多轴伺服系统来执行在 TwinCAT 软件平台中生成的运动指令，因为它可以在保持平顺性、精确性的同时实现高动态性的复杂运动轨迹。Fabio Ferrario 认为，AM8032 和 AM8043 伺服电机的紧凑设计和单电缆技术(OCT) 连接方案也带来了额外的优势。不仅有效地节省了控制柜内的宝贵空间，还大大降低了材料成本，缩短了安装时间。“通常在客户现进行部署时，我们通常仅需花费一周时间，就可以完成从喷涂工站安装到全面调试的所有工作。”Ferrario 解释道，“到周五，我们团队就成功完成了在客户现场的所有安装工作，设备也已准备就绪，随时可以投入使用。”

可扩展性 — 构建竞争优势的要素

倍福的 AX8000 多轴伺服系统和 EtherCAT 端子模块使得使得控制柜的设计既紧凑又布局清晰

无论项目涉及的是 6 轴机器人还是 12 轴龙门起重机，无论是粉末还是湿涂层系统：所有解决方案均基于一个统一的基础配置，并根据机器人类型智能激活相应功能。这种灵活性得益于倍福所提供的开放且高度可扩展的平台。Fabio Ferrario 强调道：“毫无疑问，我们系统的可扩展性正是我们能在竞争激烈的市场中脱颖而出的独特卖点。”喷涂系统通常会集成到客户的网络中，以便与其它系统组件或工厂管理系统交换数据。此外， TwinCAT 中采用的 OPC UA 通信标准确保了与各类系统之间必要的连接性，还帮助 Lesta 设备为工业 4.0 做好了准备。

机器学习已成为人类未来发展的焦点领域。Lesta 预计，随着机器学习技术的深入应用，将进一步提升生产效率和产品质量，例如自动生成喷涂策略和路线。Fabio Ferrario 同样也对倍福的自动化和控制平台给予了高度信赖，该平台具有良好开放性和高度可扩展性，能够根据各种应用需求进行更新。实际上，TwinCAT 已经集成了机器学习和深度学习功能。