對(duì)于高端的消費(fèi)品而言，燙金工藝呈現(xiàn)一種“金子招牌”的品牌傳遞，在各種酒類、日用化妝品、消費(fèi)電子等諸多產(chǎn)品中，都會(huì)包含燙金工藝，因此，它是一種普遍存在的高端產(chǎn)品的包裝后道工藝。
旭恒精工是中國(guó)印后加工設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)軍品牌，這是一家有著深厚的精益文化根基，這種根植于自管理團(tuán)隊(duì)到現(xiàn)場(chǎng)安裝、服務(wù)人員身上的品質(zhì)確保旭恒提供的每臺(tái)設(shè)備都是穩(wěn)定可靠運(yùn)行。而另一方面，旭恒同樣是一個(gè)用戶體驗(yàn)導(dǎo)向的企業(yè)，因?yàn)?，?duì)旭恒而言，穩(wěn)定可靠品質(zhì)是用戶需要的，而機(jī)器的功能性、易用性，以及維護(hù)便利性也是客戶需要的—不斷的技術(shù)創(chuàng)新，確保這家企業(yè)的設(shè)備銷售往全世界，成為中國(guó)印后裝備領(lǐng)域的一個(gè)“金字招牌”。
小批量多品種帶來(lái)的挑戰(zhàn)
隨著消費(fèi)市場(chǎng)的快速演變，小批量多品種的需求越發(fā)明顯，這導(dǎo)致了原有的生產(chǎn)模式面臨挑戰(zhàn)。對(duì)于原有的大批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，盡管每次在更換燙金版和調(diào)校機(jī)器的過(guò)程會(huì)有一些難以避免的開(kāi)機(jī)浪費(fèi)，但是，這個(gè)整體量對(duì)生產(chǎn)任務(wù)來(lái)說(shuō)較小。但是，隨著訂單變小，這個(gè)開(kāi)機(jī)浪費(fèi)就會(huì)成為占比不斷加大，使得不良品率放大。另一方面，傳統(tǒng)機(jī)器生產(chǎn)設(shè)置也對(duì)技師經(jīng)驗(yàn)比較依賴，因此，這會(huì)導(dǎo)致不同的人，調(diào)校參數(shù)所需的時(shí)間、材料消耗不同，也使得品質(zhì)的穩(wěn)定性受到影響。
從旭恒的視角來(lái)說(shuō)，客戶的這種難題就意味著改善的機(jī)會(huì)，經(jīng)過(guò)與多位合作的電氣控制廠商的討論，他們從貝加萊的系統(tǒng)看到了巨大的潛力。要解決這個(gè)問(wèn)題，需要從物理和數(shù)據(jù)建模兩個(gè)視角對(duì)整個(gè)機(jī)器進(jìn)行重構(gòu)，并能夠使得其具有自適應(yīng)性，即，更為智能的系統(tǒng)—來(lái)應(yīng)對(duì)各種生產(chǎn)工況的變化，降低對(duì)人經(jīng)驗(yàn)的依賴—而這需要重構(gòu)機(jī)器的軟件架構(gòu)，而貝加萊的系統(tǒng)的開(kāi)放性、以及團(tuán)隊(duì)在印包領(lǐng)域的專業(yè)也使得旭恒認(rèn)為這是一個(gè)合適的開(kāi)啟這個(gè)合作的最佳伙伴。
EFOIL 1050是用來(lái)進(jìn)行這個(gè)重構(gòu)的目標(biāo)設(shè)備，它能夠達(dá)到7500次/小時(shí)的燙金速度，這是目前國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域設(shè)備的最高性能。雙方團(tuán)隊(duì)達(dá)成了一致，在這個(gè)項(xiàng)目上，嚴(yán)格的遵循工程開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目計(jì)劃制，確保項(xiàng)目在一個(gè)嚴(yán)格的定義和流程控制下，高品質(zhì)、高效率的完成。
EFOIL 1050機(jī)型定位于更為智能的機(jī)器
良好的硬件基礎(chǔ)
ACOPOS P3是一款位置環(huán)最快可達(dá)50μS且單個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器可以配置3個(gè)伺服電機(jī)，在這里為電化鋁箔橫向和縱向送料及張力控制軸，以及模切單元的壓力調(diào)節(jié)電機(jī)，計(jì)12個(gè)伺服軸的同步控制，借助于POWERLINK網(wǎng)絡(luò)的微秒級(jí)刷新，可實(shí)現(xiàn)其高速同步能力。
在系統(tǒng)中，控制采用了Panel PC 3100來(lái)實(shí)現(xiàn)，該款Panel PC可以支持Windows/RTOS同時(shí)運(yùn)行，可處理圖形和實(shí)時(shí)任務(wù)的計(jì)算，并擁有非常好的開(kāi)放連接能力。
燙金跳步算法
燙金是一種熱轉(zhuǎn)印技術(shù)，但是，對(duì)于電化鋁箔的印刷而言，其成塊印刷，而需要燙金的區(qū)域較小，因此，會(huì)需要據(jù)此進(jìn)行跳步算法的設(shè)計(jì)，跳步算法實(shí)際上是一種最優(yōu)材料使用的策略問(wèn)題。需要通過(guò)建立模型，以及在材料表面設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)的牽引、回牽的變化組合，以獲得最大的材料使用效率。
通過(guò)可視化的界面，用戶輸入燙金塊的尺寸、間距、板隙等參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自行計(jì)算最優(yōu)的跳步數(shù)據(jù)，并給出伺服軸的牽引和張力控制參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的燙金過(guò)程。
這個(gè)作為一個(gè)配方管理的方式，可以被存儲(chǔ)，在下一次同樣產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)可以被調(diào)用，以降低在這方面的調(diào)校時(shí)間。
基于物理建模的智能溫控
由于燙金版實(shí)際溫度的“不可測(cè)”特性，因?yàn)榧訜岚宓臒崃啃杞?jīng)由蜂窩板傳導(dǎo)到燙金塊，而且，其會(huì)受到燙金面積、大小、速度、氣體流動(dòng)、外部環(huán)境的熱量損耗等造成的溫度影響。傳統(tǒng)的燙金任務(wù)需要據(jù)此在出廠前加裝的傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，并據(jù)此制定表格查詢的方式來(lái)配置工藝系統(tǒng)。而這個(gè)又會(huì)受到實(shí)際工況變化的影響，會(huì)影響燙金品質(zhì)。
貝加萊工程師，通過(guò)對(duì)加熱板的熱量經(jīng)蜂窩板向燙金塊的傳遞過(guò)程進(jìn)行熱傳導(dǎo)建模，并在模型中考慮所有干擾傳熱的主要因素，如燙金速度、環(huán)境溫度、燙金塊大小、是否吹風(fēng)等。因此，基于此模型可以計(jì)算出燙金塊的準(zhǔn)確溫度，從而為溫度控制提供反饋值。之后，控制策略中，在基于物理模型的溫度反饋控制基礎(chǔ)上， 融合前饋控制以補(bǔ)償干擾引起的溫度波動(dòng)。
所建立的物理模型可以精準(zhǔn)地計(jì)算加熱板到燙金塊的熱傳導(dǎo)，因此無(wú)論工況變化或干擾，燙金塊的實(shí)時(shí)溫度都可以經(jīng)由模型獲取，從而為溫度控制提供了準(zhǔn)確的參考。最終，整體自適應(yīng)溫控的效果上佳，可以在燙金過(guò)程中保持溫度的精準(zhǔn)、穩(wěn)定控制。
這種自適應(yīng)性，使得機(jī)器擺脫了對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)的依賴，在更為頻繁變化的生產(chǎn)中，能夠自動(dòng)配置更好的工藝參數(shù)，以獲得穩(wěn)定的生產(chǎn)品質(zhì)。
數(shù)字化能力的提升
另外，隨著越來(lái)越多的終端生產(chǎn)企業(yè)更加看重其數(shù)字化的集成能力，并且，隨著旭恒的機(jī)器更多的出口到全球各個(gè)國(guó)家，從數(shù)字化視角，他們也希望達(dá)到幾個(gè)關(guān)鍵的數(shù)字化服務(wù)能力的提升：
->數(shù)字化集成能力：由于貝加萊系統(tǒng)支持OPC UA及最新的Pub/Sub機(jī)制，這使得旭恒精工的機(jī)器可以作為Server為MES/ERP提供生產(chǎn)所需的數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)任務(wù)與進(jìn)程、材料消耗、品質(zhì)相關(guān)參數(shù)、OEE統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
->遠(yuǎn)程維護(hù)與診斷的能力：通過(guò)安裝于機(jī)器控制器旁邊的SiteManager硬件，這是一個(gè)用于安全VPN通道連接的組件。而在任何地方，工程師可以在本地計(jì)算機(jī)打開(kāi)客戶端軟件LinkManager,經(jīng)由預(yù)先在云端配置的GateManager，連接到遠(yuǎn)程機(jī)器的SiteManager,即可對(duì)機(jī)器進(jìn)行“遠(yuǎn)程桌面”操作
基于遠(yuǎn)程桌面系統(tǒng)的診斷與維護(hù)
在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，雙方的機(jī)電工程師緊密合作，通過(guò)嚴(yán)格的項(xiàng)目進(jìn)程管理確保了良好的項(xiàng)目進(jìn)度、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的文檔、以及軟件的標(biāo)準(zhǔn)化，這使得整個(gè)機(jī)器的開(kāi)發(fā)取得了巨大的成功。
來(lái)自旭恒精工總經(jīng)理謝強(qiáng)博士對(duì)此合作表示滿意，他說(shuō)“這款機(jī)器的智能化顛覆了行業(yè)里原有的工作方式，而達(dá)到了世界一流裝備的水平，這凝聚了雙方工程師的創(chuàng)新，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ涕_(kāi)發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化模塊化的設(shè)計(jì)思想。貝加萊，作為一個(gè)優(yōu)秀的合作伙伴，也證明了我們當(dāng)初的選擇是明智的”。