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前瞻運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的新發(fā)展

前瞻運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的新發(fā)展

——— 專訪北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司 常務(wù)副總經(jīng)理 王健先生
中國(guó)工控網(wǎng):我們知道,和利時(shí)電機(jī)的前身是四通電機(jī),作為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的擁有自主品牌伺服類產(chǎn)品的四通電機(jī),在國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域占據(jù)著重要的位置,請(qǐng)問(wèn)公司為何更名為和利時(shí)電機(jī)?


王健:請(qǐng)?jiān)试S我首先交代一下公司的背景。很多人了解和利時(shí),更多的人知道有個(gè)四通。和利時(shí)電機(jī)的前身是四通電機(jī),這個(gè)名字大家一定比較熟悉了,它是四通集團(tuán)下面專注于機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)的專業(yè)公司。2004年,正是我們創(chuàng)業(yè)的第十個(gè)年頭。多年來(lái),公司一直將數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制和光機(jī)電一體化作為主導(dǎo)技術(shù)發(fā)展方向,堅(jiān)持原創(chuàng)技術(shù)開發(fā)和引進(jìn)技術(shù)并舉的道路,1995年推出五相大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),1998年率先向國(guó)內(nèi)工業(yè)界引入并推廣智能化視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng),2000年推出小型化正弦波全數(shù)字伺服電機(jī),2001年網(wǎng)絡(luò)化CNC的推出等。正是靠著技術(shù)和產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新和服務(wù)理念的創(chuàng)新,使四通電機(jī)成為國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制和視覺(jué)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一,并在加工自動(dòng)化領(lǐng)域創(chuàng)造了良好的品牌形象。
和利時(shí)公司在國(guó)內(nèi)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域早已是人人熟知的著名企業(yè),其技術(shù)實(shí)力和規(guī)模在國(guó)內(nèi)自動(dòng)化行業(yè)當(dāng)屬一流。為了打造綜合自動(dòng)化解決方案,提高核心競(jìng)爭(zhēng)能力,2002年和利時(shí)公司向四通電機(jī)公司進(jìn)行戰(zhàn)略性投資,包括資金注入和知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移,并成為我們的第一大法人股東。隨后我們將名字改為和利時(shí)電機(jī)技術(shù)公司。
更名后的公司100%保持了管理團(tuán)隊(duì)的完整性和經(jīng)營(yíng)策略方面的連續(xù)性,同時(shí)和利時(shí)公司在數(shù)控和現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方面的核心技術(shù)和人才也轉(zhuǎn)移了過(guò)來(lái),這樣和利時(shí)電機(jī)公司擁有精密機(jī)械機(jī)構(gòu),精密電機(jī)和驅(qū)動(dòng),數(shù)控和運(yùn)動(dòng)控制,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線,以及機(jī)器視覺(jué)方面的核心技術(shù)和產(chǎn)品,初步具備了提供全套光機(jī)電一體化解決方案的能力。

中國(guó)工控網(wǎng):綜上所述,從四通電機(jī)到和利時(shí)電機(jī),公司具備了更好的發(fā)展基礎(chǔ),請(qǐng)談?wù)労屠麜r(shí)電機(jī)的核心業(yè)務(wù)和主要產(chǎn)品線特點(diǎn)。
王?。?/b>公司多年來(lái)致力于努力開發(fā)和生產(chǎn)光機(jī)電一體化領(lǐng)域內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,和以之為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)集成與增值服務(wù),經(jīng)過(guò)幾年高速發(fā)展,和利時(shí)電機(jī)已經(jīng)在人才、技術(shù)、市場(chǎng)、品牌諸方面形成綜合優(yōu)勢(shì),在運(yùn)動(dòng)控制及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域中國(guó)第一流的高科技公司。
目前公司的主要產(chǎn)品線和業(yè)務(wù)方向有:
● 運(yùn)動(dòng)控制電機(jī)及驅(qū)動(dòng):精密運(yùn)動(dòng)控制用微特電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),包括高性能步進(jìn)電機(jī)、全數(shù)字永磁交流伺服電機(jī)、智能化永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并擁有獨(dú)立品牌和領(lǐng)先的核心技術(shù)。產(chǎn)品型號(hào)多達(dá)上百種,廣泛應(yīng)用于需要高精度定位,精密調(diào)速和力矩控制的眾多領(lǐng)域。
● 精密機(jī)械傳動(dòng)單元:通過(guò)引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù),最新推出交流伺服電機(jī)專用精密行星齒輪減速器系列,具有高精度、高鋼性、高負(fù)載、高效率、低慣性、低振動(dòng)、低噪音、低溫升等特點(diǎn)。新開發(fā)的精密數(shù)控直線運(yùn)動(dòng)單元可以方便地滿足客戶快速開發(fā)整機(jī)產(chǎn)品的需求。該系列產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)的機(jī)械直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu),在精密控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,通過(guò)數(shù)字控制軟件可以方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度和距離的柔性變化,非常適合應(yīng)用于高速、輕載、精密的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。
● 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng):在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方面能夠提供一系列具有鮮明特色的產(chǎn)品,包括自主研發(fā)的基于DSP和FPGA的具有USB通訊接口的運(yùn)動(dòng)控制器,6000系列PCI總線運(yùn)動(dòng)控制板卡,以及行業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動(dòng)控制器,可以提供符合國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,包括CAN/PROFIBUS/SERCOS等。
● 機(jī)器視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng):公司在1998年確立機(jī)器視覺(jué)和圖像處理為重要的技術(shù)發(fā)展方向,在工業(yè)視覺(jué)處理技術(shù)領(lǐng)域我們與西門子,松下,DVT等國(guó)際著名公司有著密切的合作伙伴關(guān)系,多年來(lái)培養(yǎng)了一支具有豐富應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)隊(duì)伍,許多視覺(jué)項(xiàng)目都在目標(biāo)行業(yè)內(nèi)具有開創(chuàng)性。我們既可以向客戶提供不同風(fēng)格和性價(jià)比的產(chǎn)品,也可以憑借我們?cè)谧詣?dòng)化行業(yè)的背景提供交鑰匙式的一攬子解決方案。
● 系統(tǒng)集成與服務(wù):以運(yùn)動(dòng)控制和視覺(jué)測(cè)量技術(shù)為核心的光機(jī)電一體化系統(tǒng)集成作為產(chǎn)品之外另一核心競(jìng)爭(zhēng)能力,包括全程技術(shù)支持、控制與測(cè)量方案咨詢、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)開發(fā)、以及整機(jī)和流水線設(shè)計(jì)制造。公司憑借專業(yè)知識(shí)和市場(chǎng)品牌,已成為多家先進(jìn)自動(dòng)化廠商的授權(quán)系統(tǒng)集成商或核心合作伙伴。在半導(dǎo)體、電子、汽車、制藥和食品包裝等領(lǐng)域,我們將為客戶帶來(lái)控制的精細(xì)化和檢測(cè)的自動(dòng)化。


中國(guó)工控網(wǎng):與直流伺服驅(qū)動(dòng)相比,交流伺服驅(qū)動(dòng)的發(fā)展歷史并不長(zhǎng),但取得了快速發(fā)展,請(qǐng)談?wù)劷涣魉欧c直流伺服和液壓伺服的各自特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,并預(yù)測(cè)一下交流伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
王?。?/b>一般認(rèn)為凡是需要對(duì)速度,位置和力矩進(jìn)行精密控制的系統(tǒng)就是伺服系統(tǒng),因此液壓伺服當(dāng)然在我們的討論之列。液壓系統(tǒng)能夠傳遞巨大的力矩,控制簡(jiǎn)單,可靠性高,在整個(gè)速度范圍內(nèi)保持恒定的力矩輸出,主要應(yīng)用在重型設(shè)備和一些關(guān)鍵場(chǎng)合,比如機(jī)場(chǎng)設(shè)備。不過(guò)液壓系統(tǒng)存在泄漏和維護(hù)問(wèn)題,體積笨重,因此早已不是應(yīng)用的主流。不過(guò)值得注意的是最近有人將電氣伺服(如大功率步進(jìn)和交流伺服)和液壓伺服技術(shù)結(jié)合,形成電液伺服缸,某種程度上彌補(bǔ)了以上弱點(diǎn)。
直流伺服一直是應(yīng)用非常成熟的系統(tǒng),直流電機(jī)具有非常簡(jiǎn)單的控制策略以及很好的控制性能,在交流伺服發(fā)展起來(lái)之前廣泛得到應(yīng)用,功率范圍從幾瓦一直到幾十千瓦。但是直流電機(jī)致命的缺點(diǎn)是電刷的存在帶來(lái)電磁兼容,火花,磨損等一系列問(wèn)題,并且難以達(dá)到很大的功率和超高速。人們通過(guò)材料和工藝的改進(jìn)來(lái)盡量提高直流伺服的生命力,因此仍將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到應(yīng)用,只是市場(chǎng)份額會(huì)持續(xù)下降。
交流伺服系統(tǒng)采用的電機(jī),無(wú)論是同步還是異步,都是無(wú)刷電機(jī),因此本質(zhì)上消除了直流伺服的維護(hù)問(wèn)題。交流伺服最近的快速發(fā)展得益于控制和電子技術(shù)的日新月異,以及永磁無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的提高。交流伺服系統(tǒng)的性能不斷提高,價(jià)格不斷下降,正快速接近和達(dá)到直流伺服的水平。伺服控制技術(shù)是比傳動(dòng)控制更高等級(jí)的技術(shù),我們從最近十年里看到的交流電機(jī)變頻調(diào)速取代直流電機(jī)調(diào)速的場(chǎng)面,隨著技術(shù)的發(fā)展,也正在伺服領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)。我們看到從幾十瓦到幾十千瓦的主流功率范圍內(nèi),交流伺服都在取代直流伺服和液壓伺服。只是把更小功率和更大功率的范圍留給了后者。
以和利時(shí)電機(jī)為代表,包括華中數(shù)控和廣州數(shù)控在內(nèi)的一批本地公司在交流伺服的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面走在國(guó)內(nèi)同行的前列,不過(guò)和國(guó)際水平相比差距仍然很大,需要進(jìn)一步加快實(shí)現(xiàn)低成本、高性能數(shù)字伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制裝置的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。近期技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)是:發(fā)展智能化控制理論的應(yīng)用、開發(fā)專用芯片技術(shù)、功率模塊技術(shù)與各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),驅(qū)動(dòng)器方面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊、控制和驅(qū)動(dòng)的一體化。電機(jī)方面主要發(fā)展高性能永磁同步電機(jī),努力提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性,另外就是提高國(guó)產(chǎn)編碼器的技術(shù)等級(jí)和降低成本。

中國(guó)工控網(wǎng):近年來(lái),隨著加工業(yè)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)保持著持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng),OEM領(lǐng)域成為運(yùn)動(dòng)控制和伺服應(yīng)用的重要市場(chǎng),請(qǐng)結(jié)合中國(guó)加工業(yè)環(huán)境談?wù)勥\(yùn)動(dòng)與伺服市場(chǎng)的應(yīng)用狀況和應(yīng)用趨勢(shì)。
王?。?/b>我們都清晰的記得上世紀(jì)90年代初交流變頻技術(shù)在中國(guó)迅速普及的場(chǎng)面,一開始只有很少的幾家國(guó)外公司比如富士和三肯,后來(lái)出現(xiàn)了很多國(guó)內(nèi)的公司看到市場(chǎng)的巨大而進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域,但是其中大部分沒(méi)有生存下來(lái),少數(shù)在競(jìng)爭(zhēng)中幸存并強(qiáng)大起來(lái),進(jìn)而更多的國(guó)際公司進(jìn)入市場(chǎng)進(jìn)行白熱化的競(jìng)爭(zhēng),市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大,但是利潤(rùn)率也直線下降?,F(xiàn)在,市場(chǎng)上同時(shí)存在著日系,歐美系,臺(tái)灣系和本土系企業(yè)。在廣闊的市場(chǎng)中,大家都找到自己的位置,整個(gè)行業(yè)經(jīng)過(guò)比較充分的競(jìng)爭(zhēng)以后趨于穩(wěn)定。
運(yùn)動(dòng)控制和伺服的市場(chǎng)不像變頻和PLC市場(chǎng)那么大,現(xiàn)在還是屬于技術(shù)含量相對(duì)較高的領(lǐng)域。但是近幾年技術(shù)發(fā)展非??欤瑑r(jià)格下降的幅度也很大,行業(yè)應(yīng)用也比較多,人們開始接受交流伺服和專用運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)于提高設(shè)備柔性,提高生產(chǎn)率的作用。幾年前人們還在努力采用大功率步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行定位控制,因?yàn)閮r(jià)格便宜,控制簡(jiǎn)單?,F(xiàn)在大多轉(zhuǎn)移到使用交流伺服。運(yùn)動(dòng)控制器的被接受要稍微慢一些。同時(shí)我們也看到還有更多的行業(yè)和廠家沒(méi)有開始采用伺服技術(shù)。從競(jìng)爭(zhēng)的角度說(shuō),伺服似乎處在變頻器市場(chǎng)10年前的情況。我的感覺(jué),中國(guó)各地,各行業(yè),行業(yè)中各企業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平差異很大,在這樣一個(gè)快速變革的社會(huì)里,幾乎所有的技術(shù)都會(huì)找到用武之地,絕對(duì)的先進(jìn)與否沒(méi)有太大的意義,關(guān)鍵是對(duì)用戶是否適用,對(duì)他自己是否先進(jìn)。就像我們自己的公司,一方面交流伺服技術(shù)得到快速發(fā)展,市場(chǎng)前景看好;一方面步進(jìn)電機(jī)仍然在發(fā)展,并在某些行業(yè)或領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)地位。
從市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)看,交流伺服性價(jià)比提高,在定位方面會(huì)取代一部分大功率步進(jìn)電機(jī)市場(chǎng),在精密調(diào)速方面會(huì)取代一部分交流變頻的市場(chǎng),或者說(shuō)不叫取代,而是奪回原本屬于自己的市場(chǎng)。中國(guó)交流伺服市場(chǎng)目前不超過(guò)10萬(wàn)臺(tái),但是日本每年生產(chǎn)超過(guò)100萬(wàn)臺(tái),大部分國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消化掉,可以想象隨著中國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展,中國(guó)成為世界制造加工基地,交流伺服的應(yīng)用前景有多么廣闊。

中國(guó)工控網(wǎng):在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,有基于PC的運(yùn)動(dòng)控制卡,也有帶運(yùn)動(dòng)控制功能的PLC,還有專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器。請(qǐng)談?wù)労屠麜r(shí)電機(jī)在系統(tǒng)應(yīng)用中是如何選擇運(yùn)動(dòng)控制器的?
王?。?/b>我們公司10年前開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制用電機(jī),早在1998年之前就成立了自己的系統(tǒng)集成部門,幫助客戶選擇合適的運(yùn)動(dòng)控制方案,因此接觸了很多不同廠家的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品,這里面包括PC板卡系統(tǒng),PLC系統(tǒng)和專用控制系統(tǒng)。今天,我們自己也開發(fā)專用的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),但是仍然保持了不少PLC和板卡系統(tǒng)的銷售。在應(yīng)用中如何評(píng)價(jià)和選擇不同平臺(tái)的控制系統(tǒng)很關(guān)鍵。
客戶應(yīng)當(dāng)首先評(píng)價(jià)自己的應(yīng)用,運(yùn)動(dòng)控制部分在整個(gè)系統(tǒng)控制部分(比如I/O,人機(jī),通訊等)的比重,技術(shù)復(fù)雜程度(比如多少個(gè)軸需要同時(shí)控制,是否有插補(bǔ),是否同步運(yùn)動(dòng),對(duì)軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)性<
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